CN1778455A - 一种三效催化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种以氧化铝负载铈锆固溶体为载体的三效催化剂，载体是氧化铝负载铈锆固溶体，活性组分为Pd；铈锆固溶体重量占催化剂整体的10－50wt.％；铈和锆元素的摩尔比Ce/Zr＝8∶2－2∶8；Pd的负载量为0.5－1.5wt.％。其制备方法是配置铈锆可溶性盐和柠檬酸的混合溶液，共浸渍到氧化铝粉末上，经过烘干、焙烧等步骤制得氧化铝负载铈锆复合氧化物载体。浸渍贵金属溶液再经过烘干、焙烧、还原等步骤制得Pd/CZ/Al2O3催化剂(CZ为铈锆复合氧化物)。得到的催化剂起燃温度低，转化效率高，高温老化后仍能表现出优异的三效活性。本发明制作载体主要成分是氧化铝，贵金属用量少，成本低廉，制作工艺简单易行。
Description
技术领域
本发明涉及一种三效催化剂，具体地，涉及一种以氧化铝负载铈锆固溶体为载体的汽车排气净化三效催化剂。
本发明还涉及上述催化剂的制备方法。
背景技术
利用三效催化剂来催化去除污染物质是目前和未来很长一段时间内控制汽车尾气污染的最主要手段。国内外有关专利文献很多，例如US6625976(2003)，EP734757(1996)，JP57184440(1982)，CN1355066A(2002)。向催化剂的组分中添加各种助剂可以提高催化剂的性能，铈锆复合氧化物是目前使用最为广泛的助剂，它的加入能够拓宽催化剂的三效窗口，提高催化活性。随着世界范围内的汽车排放法规的日益严格，要求催化剂的起燃温度能进一步降低，并且活性组分和铈锆助剂能够耐受更高温度的水热和氧化还原老化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以氧化铝负载铈锆固溶体为载体的粉末三效催化剂。
本发明的又一目的在于提供上述催化剂的制备方法。
本发明制备的催化剂能更大程度的保持铈锆复合氧化物在老化后的助催化作用，从而使得催化剂的活性更耐高温老化。
为实现上述目的，本发明提供的催化剂是以氧化铝负载铈锆固溶体为载体的三效催化剂，表达式为Pd/CZ/Al2O3，式中Pd为活性组分，CZ为铈锆固溶体，Al2O3为粉末三氧化二铝；其中：铈锆固溶体占催化剂整体重量的10-50wt.％；铈和锆元素的摩尔比Ce/Zr＝8∶2-2∶8；Pd的负载量占催化剂整体重量的0.5-1.5wt.％。
本发明提供的制备上述催化剂的方法，主要步骤如下：
a)配置铈和锆的可溶性金属盐与柠檬酸的混合溶液；
b)将步骤a制备的溶液共浸渍到氧化铝粉末上，60-80℃干燥5-10小时后再于100-120℃干燥12-24小时；
c)将步骤b的产物从室温开始每升温100℃，就保持在此温度下焙烧0.5-1小时，直至500-600℃焙烧2-4小时，得到催化剂载体；
d)将步骤c制备的载体浸渍在pH＝2-4的Pd溶液中；
e)将步骤d的产物于60-80℃干燥5-10小时后再于100-120℃干燥12-24小时；
f)将步骤e的产物从室温开始每升温100℃，就保持在此温度下焙烧0.5-1小时，直至500-600℃焙烧2-4小时；
g)步骤f的产物在400-450℃通入N2/H2，其中H2占混合气的5.0vol.％，还原1-4小时，得到目标催化剂。
步骤b中的氧化铝为γ-Al2O3。
步骤d中Pd溶液为Pd的可溶性盐水溶液。
本发明通过将CZ负载到Al2O3上，使CZ能够得到更好的分散，高温老化后，Pd和CZ之间的作用(较没有负载的CZ)能更大程度的得到保留。
附图说明
图1为新鲜催化剂A的粉末X射线衍射(XRD)谱图。
图2为实施例2制得的催化剂B老化前后的起燃特性曲线。
具体实施方式
实施例1：制备和评价催化剂A，Pd的负载量为1.0％，CZ占CZA载体的10％(CZA为负载铈锆的氧化铝)。
以铈和锆的可溶性硝酸盐为原料，添加柠檬酸成混合溶液，该溶液中铈锆浓度均为0.17mol/L，铈和锆的摩尔比为1∶1，柠檬酸的浓度为铈锆整体阳离子浓度的8倍。将此混合溶液通过等量共浸渍的方法负载到氧化铝(γ-Al2O3)粉末上，然后在80℃烘5小时，再在100过夜烘干，进行分段升温，从室温开始每升温100℃就在此温度持续焙烧1小时，在550℃焙烧3小时，得到载体；配置Pd浓度为0.2mol/L的溶液，此水溶液的pH＝2，浸渍到上述所得载体上，然后烘干、焙烧的程序同载体的烘干、焙烧程序，最后在400℃通入N2/H2还原2小时得到Pd/30CZA催化剂。如此得到的催化剂在900℃焙烧3小时得到老化后样品。该催化剂老化前后起燃活性特性数据见表1。
催化剂活性评价实验是在实验室汽车三效催化剂计算机模拟评价系统上进行的。评价装置由配气单元、催化反应单元、在线分析单元、数据采集及微机控制单元组成。模拟混合气各气体组成为：1.03％O2，1.5％CO，0.07％C3H6，0.07％NO和9％CO2，N2为平衡气，反应气流量3000ml/min。
实施例2：制备和评价催化剂B，Pd的负载量为1.0％，CZ占CZA载体的30％。以铈和锆的可溶性硝酸盐为原料，添加柠檬酸成混合溶液，该溶液中铈锆浓度均为0.5mol/L。其余步骤同实施例1。该催化剂在老化前后的三效转化率曲线见附图2，其起燃活性特性见表1，在300℃时的三效转化率见表2。
实施例3：制备和评价催化剂C，Pd的负载量为0.5％，CZ占CZA载体的50％。配置贵金属Pd溶液浓度为0.1mol/L，其余步骤同实施例2。其起燃活性特性见表1。
表1催化剂老化前后起燃活性数据
| 催化剂 | T50(℃) | T90(℃) | |||||
| CO | C3H6 | NO | CO | C3H6 | NO | ||
| 实施例1(A) | FA | 220228 | 232255 | 250278 | 235246 | 252272 | 268282 |
| 实施例2(B) | FA | 140197 | 182223 | 224246 | 190232 | 240254 | 244270 |
| 实施例3(C) | FA | 161208 | 190235 | 227252 | 202247 | 253264 | 246273 |
注：(1)T50与T90分别表示污染物转化50％和90％的温度
(2)a和f分别表示新鲜样品和老化后样品
表2实施例2得到的催化剂B在300℃时的三效转化率
| 催化剂 | CO(％) | C3H6(％) | NO(％) | |
| B | 新鲜老化 | 100100 | 9698 | 9999 |
Claims (4)
1.一种以氧化铝负载铈锆固溶体为载体的三效催化剂，表达式为Pd/CZ/Al2O3，式中Pd为活性组分，CZ为铈锆固溶体，Al2O3为三氧化二铝粉末；
其中：铈锆固溶体占催化剂整体重量的10-50wt.％；铈和锆元素的摩尔比Ce/Zr＝8∶2-2∶8；Pd的负载量占催化剂整体重量的0.5-1.5wt.％。
2.一种制备权利要求1所述催化剂的方法，主要步骤如下：
a)配置铈和锆的可溶性盐与柠檬酸的混合溶液；
b)将步骤a制备的溶液共浸渍到氧化铝粉末上，60-80℃干燥5-10小时后再于100-120℃干燥12-24小时；
c)将步骤b的产物从室温开始，每升温100℃保持在此温度下焙烧0.5-1小时，直至500-600℃焙烧2-4小时，得到催化剂载体；
d)将步骤c制备的载体浸渍在pH＝2-4的Pd溶液中；
e)将步骤d的产物于60-80℃干燥5-10小时后再于100-120℃干燥12-24小时；
f)将步骤e的产物从室温开始，每升温100℃保持在此温度下焙烧0.5-1小时，直至500-600℃焙烧2-4小时；
g)将步骤f的产物在400-450℃通入N2/H2，其中H2占混合气体积的5.0vol.％，还原1-4小时，得到目标催化剂。
3.按照权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤b中的氧化铝为γ-Al2O3。
4.按照权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤d中Pd溶液为Pd的可溶性盐水溶液。
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