復合氧化物三元催化劑的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及催化劑制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種三元催化劑的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著環(huán)境污染越來越嚴重，環(huán)保問題已經(jīng)成為當前輿論的焦點，中國向國際社會承諾到2020年以前中國的廢氣值排放達到最高點，并努力提前達到峰值。但是汽車保有量持續(xù)走高，發(fā)動機排出的包括一氧化碳(CO)，碳氫化合物(HC)，氮氧化合物(NOx)等廢氣嚴重危害著人類的身體健康，對環(huán)境的污染也越來越嚴重，世界各國對機動車排放標準也越來越嚴格，這就要求三元催化劑對發(fā)動機尾氣的凈化具有更好的效果。
[0003]由于γ-AL203屬于活性氧化鋁，具有高孔隙率、高比表面積、高分散以及高活化能的特點，通常將其作為催化劑的載體材料。由于y_AL203屬于活性氧化鋁，具有高孔隙率、高比表面積、高分散以及高活化能的特點，通常將其作為催化劑的載體材料。但是γ -AL203在高溫時很不穩(wěn)定，容易發(fā)生相變成為比表面積較低的非活性a_AL203，其性能大幅度降低，已不再適合作為載體?，F(xiàn)有的三元催化劑制備方法是通過添加稀土金屬或者堿金屬作為助劑對γ -AL203進行改性，使其在高溫下不發(fā)生相變。
[0004]氧化鈰存在Ce3+和Ce4+，具有很好的儲氧性能，能夠適應氧化劑以及還原劑的比例，擴大了空燃比的可操作范圍。作為第一儲氧材料，氧化鈰的熱穩(wěn)定性不高，在850°C易發(fā)生燒結(jié)，使比表面減少儲氧能力急劇下降，通常把氧化鋪與其他稀土金屬，如:Zr、Y、La、Pr、Sm、Tb等中的一種或多種制成固溶體來改變其體相構(gòu)成降低體相還原溫度，利于體相氧的迀移、擴散，使體相反應更為活潑，提高儲氧能力。貴金屬作為催化劑中的活性組分只有在高度分散的狀態(tài)下才具有更多的活性位點，同時貴金屬與載體的相互作用一定程度上也改變了貴金屬的催化能力以及吸附能力，阻止了貴金屬在高溫下團聚使催化活性降低。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中三元催化劑的制備方法是將已經(jīng)制備好的Ce1-xZrx02與Al2O3粉末混合均勻后再負載貴金屬組分。但是此種方法獲得的貴金屬負載位置與其含量均不可人為干預，貴金屬在Ce02_Zr02和AI2O3上的分散性能較差，影響三元催化劑的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種復合氧化物三元催化劑的制備方法，該方法提高了三元催化劑具備高比表面、高分散、高活化性能，利用該方法得到的催化劑與儲氧材料性能互補，為儲氧材料提供了高的比表面積，加強了氧化還原能力，擴大了空燃比的可操作范圍。
[0007]本發(fā)明的目的是采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0008]—種復合氧化物三元催化劑的制備方法，包括以下步驟:a.向AlCl3的溶液中加入PEG400作為分散劑，向AlCl3溶液中加入質(zhì)量分數(shù)為10%-15%的貴金屬溶液，并攪拌均勻，再向其中緩慢加入含有聚乙二醇作為分散劑的(CH2) SN4，使得(CH2) Λ與Al3+的摩爾比為4:1，得到混合溶液;b.持續(xù)攪拌混合溶液30-45分鐘得到溶膠，再將溶膠通過50°C水浴加熱30-45分鐘形成凝膠;c.再用水多次清洗以去除凝膠中的雜質(zhì)，再用乙醇多次清洗以去除凝膠中的水，再將凝膠放入50-70°C真空恒溫干燥箱中干燥12小時得到干燥的凝膠;d.將干燥后的凝膠用凝膠機磨碎，再放入馬弗爐中以700°C_750°C焙燒2小時以得到負載有貴金屬的γ -AL203粉末材料;e.稱取一定量的鈰、鋯以及改性稀土金屬或者堿金屬M的可溶性鹽，配置成總離子濃度為0.5-2mol/L的混合水溶液，攪拌均勻，再向其中加入濃度為3-5mol/L的氫氧化鈉、碳酸鈉、氫氧化銨、TEAH中的一種或者幾種作為沉淀劑，同時加入適量PEG600增稠，控制沉淀終點的PH為8-10，充分攪拌，得到混合溶液;f.將e步驟中得到的混合溶液在室溫下靜置2-3小時，然后在80°C_90°C條件下陳化24小時真空抽濾，將濾餅經(jīng)過多次水洗、醇洗至中性，然后在100°C_120°C下烘干12小時便得到復合氧化物，再將其復合氧化物置于馬弗爐中500°C_550°C焙燒3小時得到CexZr1-XMyO2粉末材料;g.將負載有貴金屬的γ -AL203粉末材料與CexZr1-xMy02粉末材料機械混合得到復合氧化物三元催化劑。
[0009]由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:利用本發(fā)明得到的負載有貴金屬的γ -AL203粉末對于貴金屬的負載可控，同時對于貴金屬與氯化鋁的混合溶液形成的凝膠，再通過焙燒得到的γ -AL203粉末，使其貴金屬在γ -AL203的分散性更好，貴金屬更能夠進入到孔隙深處并提供更多的活性位點；本發(fā)明中得到的CexZr1-xMy02，充分利用了氧化鈰由于Ce3+和Ce4+價態(tài)的變化所具有的優(yōu)越的儲氧性能，引入其他堿土金屬或者稀土金屬，采用共沉淀的方式制得CexZr1-xMy02粉末，克服了氧化鈰熱穩(wěn)定性較差的弱點，同時也有利于體相氧的迀移和擴散，使體相反應更為活潑;將負載有貴金屬的γ -AL203與CexZr1-xMy02機械混合得到新型復合氧化物催化劑不但具備高比表面，高分散，高活化性能，而且與儲氧材料性能互補，為儲氧材料提供了高的比表面積，加強了氧化還原能力，擴大了空燃比的可操作范圍。
【具體實施方式】
[0010]為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與作用更加清楚及易于了解，下面結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步闡述:
[0011 ] —種復合氧化物三元催化劑的制備方法，包括以下步驟:a.向AlCl3的溶液中加入PEG400作為分散劑，向AlCl3溶液中加入質(zhì)量分數(shù)為10%-15%的貴金屬溶液，并攪拌均勻，再向其中緩慢加入含有聚乙二醇作為分散劑的(CH2) BN4，使得(CH2) Λ與Al3+的摩爾比為4:1，得到混合溶液;b.持續(xù)攪拌混合溶液30-45分鐘得到溶膠，再將溶膠通過50°C水浴加熱30-45分鐘形成凝膠;c.再用水多次清洗以去除凝膠中的雜質(zhì)，再用乙醇多次清洗以去除凝膠中的水，再將凝膠放入50-70°C真空恒溫干燥箱中干燥12小時得到干燥的凝膠;d.將干燥后的凝膠用凝膠機磨碎，再放入馬弗爐中以700°C_750°C焙燒2小時以得到負載有貴金屬的γ -AL203粉末材料;e.稱取一定量的鈰、鋯以及改性稀土金屬或者堿金屬M的可溶性鹽，配置成總離子濃度為0.5-2mol/L的混合水溶液，攪拌均勻，再向其中加入濃度為3-5mol/L的氫氧化鈉、碳酸鈉、氫氧化銨、TEAH中的一種或者幾種作為沉淀劑，同時加入適量PEG600增稠，控制沉淀終點的PH為8-10，充分攪拌，得到混合溶液;f.將e步驟中得到的混合溶液在室溫下靜置2-3小時，然后在80°C_90°C條件下陳化24小時真空抽濾，將濾餅經(jīng)過多次水洗、醇洗至中性，然后在100°C_120°C下烘干12小時便得到復合氧化物，再將其復合氧化物置于馬弗爐中500°C_550°C焙燒3小時得到CexZr1-XMyO2粉末材料;g.將負載有貴金屬的γ -AL203粉末材料與CexZr1-xMy02粉末材料機械混合得到復合氧化物三元催化劑。
[0012]由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:利用本發(fā)明得到的負載有貴金屬的γ -AL203粉末對于貴金屬的負載可控，同時對于貴金屬與氯化鋁的混合溶液形成的凝膠，再通過焙燒得到的γ -AL203粉末，使其貴金屬在γ -AL203的分散性更好，貴金屬更能夠進入到孔隙深處并提供更多的活性位點；本發(fā)明中得到的CexZr1-xMy02，充分利用了氧化鈰由于Ce3+和Ce4+價態(tài)的變化所具有的優(yōu)越的儲氧性能，引入其他堿土金屬或者稀土金屬，采用共沉淀的方式制得CexZr1-xMy02粉末，克服了氧化鈰熱穩(wěn)定性較差的弱點，同時也有利于體相氧的迀移和擴散，使體相反應更為活潑;將負載有貴金屬的γ -AL203與CexZr1-xMy02機械混合得到新型復合氧化物催化劑不但具備高比表面，高分散，高活化性能，而且與儲氧材料性能互補，為儲氧材料提供了高的比表面積，加強了氧化還原能力，擴大了空燃比的可操作范圍。
[0013]進一步，步驟a中AlCl 3的溶液的濃度為0.5mo I /L。
[0014]盡管本發(fā)明的實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施方式中所列運用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域，對于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細節(jié)。
【主權(quán)項】
1.一種復合氧化物三元催化劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: a.向AlCl3的溶液中加入PEG400作為分散劑，向AlCl3溶液中加入質(zhì)量分數(shù)為10%-15%的貴金屬溶液，并攪拌均勻，再向其中緩慢加入含有聚乙二醇作為分散劑的(CH2)6N4,使得(CH2)6N4與Al3+的摩爾比為4:1，得到混合溶液； b.持續(xù)攪拌混合溶液30-45分鐘得到溶膠，再將溶膠通過50°C水浴加熱30-45分鐘形成凝膠； c.再用水多次清洗以去除凝膠中的雜質(zhì)，再用乙醇多次清洗以去除凝膠中的水，再將凝膠放入50-70°C真空恒溫干燥箱中干燥12小時得到干燥的凝膠； d.將干燥后的凝膠用凝膠機磨碎，再放入馬弗爐中以700°C_750°C焙燒2小時以得到負載有貴金屬的γ -AL203粉末材料； e.稱取一定量的鈰、鋯以及改性稀土金屬或者堿金屬M的可溶性鹽，配置成總離子濃度為0.5-2mol/L的混合水溶液，攪拌均勻，再向其中加入濃度為3-5mol/L的氫氧化鈉、碳酸鈉、氫氧化銨、TEAH中的一種或者幾種作為沉淀劑，同時加入適量PEG600增稠，控制沉淀終點的PH為8-10，充分攪拌，得到混合溶液； f.將e步驟中得到的混合溶液在室溫下靜置2-3小時，然后在80°C_90°C條件下陳化24小時真空抽濾，將濾餅經(jīng)過多次水洗、醇洗至中性，然后在100°C_120°C下烘干12小時便得到復合氧化物，再將其復合氧化物置于馬弗爐中500°C_550°C焙燒3小時得到CexZr1IMyO2粉末材料； g.將負載有貴金屬的y-AL203粉末材料與CexZr1-xMy02粉末材料機械混合得到復合氧化物三元催化劑。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復合氧化物三元催化劑的制備方法，其特征在于，步驟a中AIC13的溶液的濃度為0.5mo I /L ο
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種復合氧化物三元催化劑的制備方法，包括以下步驟，向AlCl3的溶液加入貴金屬溶液和(CH2)6N4，持續(xù)攪拌混合溶液得到溶膠，加熱得到凝膠；清洗去除凝膠中的雜質(zhì)，并烘干；將凝膠磨碎，進行焙燒得到負載有貴金屬的γ-AL2O3粉末材料；稱取鈰、鋯的可溶性鹽，加入沉淀劑，控制沉淀終點PH為8-10，得到混合溶液；靜置、陳化真空抽濾，將濾餅清洗至中性，得到復合氧化物，再其進行焙燒得到CexZr1-xMyO2粉末材料；將負載有貴金屬的γ-AL2O3粉末材料與CexZr1-xMyO2粉末材料機械混合即可。該方法提高了三元催化劑具備高比表面、高分散、高活化性能，利用該方法得到的催化劑與儲氧材料性能互補，為儲氧材料提供了高的比表面積，加強了氧化還原能力，擴大了空燃比的可操作范圍。
【IPC分類】B01J23/54, B01J35/10
【公開號】CN105498762
【申請?zhí)枴緾N201510940252
【發(fā)明人】楊嚴
【申請人】重慶海特汽車排氣系統(tǒng)有限公司
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年12月15日