一种单涂层三元催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种单涂层三元催化剂及其制备方法，催化剂以蜂窝状堇青石为载体，在载体内部的骨架上涂上一层分别负载有Pd、Rh的单涂层，单涂层中包括第一铈锆复合氧化物、第二铈锆复合氧化物和活性氧化铝，Pd负载于第二铈锆复合氧化物和活性氧化铝上，Rh负载于第一铈锆复合氧化物，第一铈锆复合氧化物、第二铈锆复合氧化物和活性氧化铝的质量比为0.5~1:0.5~4:1~ 5。本发明专利技术制备方法简单，以热固法分别将Pd、Rh负载到第一铈锆复合氧化物和第二铈锆复合氧化物上，避免了钯铑合金的产生，保证了催化剂的高活性和抗高温老化能力，延长了催化剂的寿命，净化一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物能力更好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属于用于汽车尾气净化的催化 剂制备

技术介绍
汽车尾气中的污染物主要是由一氧化碳（CO)、氮氧化物（NOx)和碳氢化合物（HC) 组成，对环境和人类的健康造成了极大的威胁，在汽车的发动机排气口附近安装一个三元 催化剂能有效地将一氧化碳（CO)、氮氧化物（NOx)、碳氢化合物（HC)有害成分转化成二氧 化碳（C02)、氮气（N2)和水（H20)无害物质。三元催化剂主要是由带有涂层的载体和金属 外壳组成。目前比较典型的三元催化剂涂层为钯铑双涂层技术，其中钯层主要是由较大比 表面积的活性氧化铝、抗热冲击的铈锆复合氧化物和贵金属钯或铂组成；铑层主要是由高 锆含量的铈锆复合氧化物、活性氧化铝和贵金属铑组成。 三元催化剂在发动机的空燃比接近化学计量比（14. 7/1)时才能有效的净化一氧 化碳（CO)、氮氧化物（NOx)、碳氢化合物（HC)。当空燃比低于化学计量比时，催化剂具有高 还原性、低氧化性，一氧化碳（C0)、碳氢化合物（HC)净化不完全；而高于化学计量点时，尾 气中氧含量较大，催化剂表现出高氧化性、低还原性，不能有效还原氮氧化物（NOx)。铈锆 复合氧化物储氧材料的引入能很好的解决了这一问题，在钯层引入氧化铈含量为20wt%~ 80wt%的铈锆复合氧化物材料，铑层引入氧化锆含量为20wt%~80wt%的铈锆复合氧化 物材料，这样虽然提高了催化剂的储氧能力，改善了贵金属的抗老化性能，但是由于铑层的 储氧能力不佳，导致在瞬态工况下氮氧化物（NOx)还原性能不是很好。 在整个三元催化剂中，贵金属起主要催化作用，不同贵金属的作用绝对不是完全 孤立的，而是相互关联的。对于整个催化剂贵金属这种协同作用对催化活性是很重要的，例 如相同比例的Pd/Rh催化剂的活性明显优于Pt/Rh催化剂；少量Pd-Rh合金不仅可以提高 铭层的储氧能力，而且提高了贵金属Rh的热稳定性能。贵金属之间以及贵金属与助剂之间 存在较为复杂的协同作用，贵金属负载方式、组合方式、助剂的加入方法对催化剂的表面结 构及组成、催化活性和高温抗老化能力会产生很大的影响。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有三元催化剂还原性不好，贵金属钯铑在催化剂制备 中会生成钯铑合金影响催化剂的催化活性的缺点，提供了一种制备方法简单且制得的催化 活性较好，高温抗老化能力较强的产生的单涂层催化剂及其制备方法。 本专利技术采用如下技术方案：一种单涂层三元催化剂，所述催化剂以蜂窝状堇青石 为载体，在载体内部的骨架上涂上一层分别负载有PcU Rh的单涂层，所述单涂层中包括第 一铈锆复合氧化物、第二铈锆复合氧化物和活性氧化铝，所述Pd负载到第二铈锆复合氧化 物和活性氧化铝上，所述Rh负载到第一铈锆复合氧化物。 进一步的，所述第一铈锆复合氧化物中的组分按质量百分数为：70~100%的 Zr02,0~30%的0602、1^203、?1' 6011、￥203、吨03中的一种或几种，所述第二铈锆复合氧化物中 的组分按质量百分数为：20~70 %的ZrO2、20~60 %的CeOjP 10~20 %的La 203、Pr6O11、 Y203、Nd203中的一种或几种，所述活性氧化铝中的La 2O3含量的质量百分数为0~10%。 进一步的，所述第一铈锆复合氧化物、第二铈锆复合氧化物和活性氧化铝的质量 比为〇· 5~1:0. 5~4:1~5。 进一步的，第二铈锆复合氧化物和活性氧化铝上Pd的负载量为10~150g/ft3,第 一铈锆复合氧化物上的Rh的负载量为0. 5~15g/ft3。 单涂层三元催化剂的制备方法，包括如下步骤： (1)将一定量的第二铈锆复合氧化物和活性氧化铝加入到一定量的去离子水中， 充分搅拌得到悬浊液，悬浊液中第二种铈锆复合氧化物质量百分比浓度为5~60%，活性 氧化铝质量百分比浓度为10~80% ; (2)将一定量的Pd溶液加入到步骤（1)制备的悬浊液中，充分搅拌后用Ca (OH) 2、 Ba (OH) 2、Sr (OH) 2、NH3 · H2O等溶液的一种或几种调节悬浊液的pH至4. 0~8. 5 ; (3)取Rh溶液加入至第一铈锆复合氧化物中充分搅拌，将已负载Rh的第一铈 锆复合氧化物加入到步骤（2)的悬浊液中，充分搅拌20~30min后用Ca(OH) 2、Ba(OH)2、 Sr (OH) 2、NH3 · H20、HN03、HAc溶液的一种或几种调节悬浊液的pH至4. 0~8. 5,悬浊液中的 第一铈锆复合氧化物质量百分比浓度为5~60% ; (4)将步骤（3)制备的涂层液涂覆到目数为50~600蜂窝载体上，涂覆量为100~ 280g/L ； (5)将步骤（4)制得的带有涂层的蜂窝载体首先于100~200°C烘干5~lOmin， 然后于300~500°C条件下焙烧90~180min，得到单涂层三元催化剂。 进一步的，所述Pd溶液为钯的氯化盐、硝酸盐、乙酸盐、氯化合氨复合盐中的任意 一种，Pd溶液的摩尔浓度为2~20mol/L〇 进一步的，所述Rh溶液为铑的氯化盐、硝酸盐、乙酸盐、氯化合氨复合盐中的任意 一种，Rh溶液的摩尔浓度为2~20mol/L〇 本专利技术以热固定法将贵金属Pd负载到第二铈锆复合氧化物和活性氧化铝上，并 同时调节浆液的pH在4. 0~8. 5之间，将贵金属Rh热固定到第一铈锆复合氧化物，浆液的 pH在4. 0~8. 5之间，避免了钯铑合金的产生，保证了催化剂的高活性和抗高温老化能力， 延长了催化剂的寿命。本专利技术制备的单涂层三元催化剂和Pd/Rh双涂层催化剂催化活性相 当，但具有制备简单、成本低的优点；单涂层三元催化剂相比Pd、Rh简单混合的单涂层具有 更优异的净化一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物能力。【具体实施方式】 下面将结合具体实施例对本专利技术作进一步的说明。 实施例一： -种汽车尾气双涂层三元催化剂，选用规格Φ 118. 4mmX 152. 4mm，孔密度为 600cpsi，孔壁厚为4mil，体积为I. 678L的蜂窝状堇青石为载体；在载体先涂上Pd层，涂覆 量为125g/L，Pd的含量为27g/ft3;再在Pd层涂上一层Rh层，涂覆量为75g/L，Rh的含量 为 3g/ft3。 将2000g的第二铈锆复合氧化物、活性氧化铝和适量去离子水混合，第二铈锆复 合氧化物和活性氧化铝质量比为1: 1，充分搅拌后加入Pd溶液球磨，将得到的浆液涂覆到 上述蜂窝载体上，在150°C烘干10分钟，再将烘干的带有Pd涂层的蜂窝载体在500°C焙烧 90分钟，即可得到Pd涂层。 将1000 g的第一铈锆复合氧化物、95g活性氧化铝和适量去离子水混合，充分搅拌 后加入Rh溶液球磨，将得到的浆液涂覆到上述带有Pd涂层蜂窝载体上，在150°C烘干10分 钟，再将烘干的带有Pd/Rh涂层的蜂窝载体在500°C焙烧90分钟，即可得到Pd/Rh双涂层三 元催化剂。 上述第一铺错复合氧化物主要组成为：80wt%的Zr02, 7wt%的Ce02, 3wt% La2O3, 3wt % Y203、7wt % Nd2O3;第二铺错复合氧化物主要组成为：70wt %的CeO 2, 20wt %的Zr02， 3wt% La203, 7wt当前第1页1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单涂层三元催化剂，其特征在于：所述催化剂以蜂窝状堇青石为载体，在载体内部的骨架上涂上一层分别负载有Pd、Rh的单涂层，所述单涂层中包括第一铈锆复合氧化物、第二铈锆复合氧化物和活性氧化铝，所述Pd负载到第二铈锆复合氧化物和活性氧化铝上，所述Rh负载到第一铈锆复合氧化物。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵德鹏，岳军，金炜阳，王卫东，贾莉伟，浦琦伟，郝士杰，徐岘，王家明，王燕，
申请(专利权)人：无锡威孚环保催化剂有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32