一种抗高温老化的三元催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种抗高温老化的三元催化剂及其制备方法。本发明专利技术的三元催化剂主要由蜂窝陶瓷载体及涂覆在其上的涂层组成，其中涂层的主要成分由活性氧化铝、铈锆复合氧化物和氧化镧组成，通过特定的制备工艺完成催化剂的制备。本发明专利技术所述抗高温老化的催化剂在经过高温老化后仍然具有优良的催化活性，能够有效地将尾气中的一氧化碳，碳氢化合物和氮氧化合物，转化为无害气体CO2和H2O，从而达到排放法规要求。本发明专利技术制备方法制备的三元催化剂具有耐高温抗老化能力。

【技术实现步骤摘要】
一种抗高温老化的三元催化剂及其制备方法
本专利技术涉及一种抗高温老化的三元催化剂及其制备方法，属于催化剂制备

技术介绍
汽油车尾气是环境污染的主要来源之一，包括一氧化碳(CO)，未燃烧的碳氢化合物(HC)和氮氧化合物(NOX)，未燃烧的碳氢烃类吸附在雾霾颗粒表面，吸附到人体内，会对人体健康造成严重伤害，氮氧化合物形成酸雨，直接危害生态环境。处理这些污染物最有效的办法是采用三元催化剂(TWC)，随着我国环境保护意识的深入，污染物排放标准更加严格，国六排放法规的颁布，对催化剂抗老化性能要求更高。而传统催化剂为了满足要求，最直接的办法是增加贵金属的用量，但是贵金属资源稀少，价格昂贵，不可再生，因此提高贵金属在抗老化性能尤为重要。三元催化剂老化主要是贵金属的老化，贵金属颗粒粒径分布小的不容易老化，而传统催化剂采用硝酸钯溶液直接浸渍的方法，贵金属颗粒的大小不好控制，贵金属容易老化，催化剂性能下降明显。而通过超声还原贵金属钯，可以有效的控制颗粒粒径，从而有效地缓解钯老化，提高三元催化剂的抗老化性能。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供了一种抗老化的三元催化剂及其制备方法。本专利技术采用超声的方法，在还原剂存在的条件下，在氧化铝和铈锆复合氧化物表面控制贵金属钯的纳米颗粒大小，有效地缓解了贵金属钯的高温老化，从而提高了三元催化剂的抗老化性能。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种抗老化的三元催化剂及其制备方法，其特征在于，该催化剂具有以下特征：一种抗高温老化的三元催化剂，包括载体，所述载体为蜂窝陶瓷载体，载体上由内到外依次涂覆有钯涂覆层和铑涂覆层；其中，钯涂覆层的涂敷量为50～200g/L，铑涂覆层的涂敷量为40～160g/L。所述钯涂覆层中钯的使用量是20～160g/ft3，铑涂覆层中铑的使用量是2～30g/ft3。所述钯涂覆层主要成分为活性氧化铝、铈锆复合氧化物和氧化镧，铑涂覆层主要成分为活性氧化铝、铈锆复合氧化物。一种抗高温老化的三元催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)钯涂层浆液配制：按重量份计，将40～90份铈锆复合氧化物、10～60份活性氧化铝混合搅拌均匀；取10-20份柠檬酸缓慢滴加入上述混合溶液中，搅拌反应2～5h；浆液球磨至颗粒度D90为10～30μm，固含量40％～42％；(2)钯还原：将步骤(1)中的浆液在200rpm的速率下搅拌，缓慢滴加Pd(NO3)2溶液至浆液中，钯加入量是20～200g/ft3，再缓慢加入钯还原剂，钯还原剂与钯的重量比为0.5:1～8:1，搅拌1～3h，加入超声棒，超声时间2～4h，再加入15～50重量份La(NO3)4·5H2O，加入一定量的水至固含量为28％～32％，持续搅拌20～30h；(3)钯浆液涂覆：将步骤(2)得到的浆液涂覆在载体上，涂敷量为50～200g/L；(4)催化剂烘干：将步骤(3)涂覆后的载体在100～150℃下快速烘干，烘干时间为1～2h；(5)催化剂焙烧：将步骤(4)烘干后的催化剂放入马弗炉中，450～550℃焙烧3～5h，恒温结束后冷却至室温；(6)铑涂层浆液配制：按重量份计，将30～80份铈锆复合氧化物、20～60份活性氧化铝混合搅拌均匀，搅拌反应2～5h；浆液球磨至颗粒度D90为7～25μm，固含量30％～40％；(7)铑浆液配制：将硝酸铑溶液缓慢滴入步骤(6)得到的浆液中，加入量是2～40g/ft3，持续搅拌20～30h；(8)铑浆液涂覆：将铑浆液涂覆在步骤(5)得到的催化剂涂层上，涂敷量为40～160g/L；(9)催化剂烘干：将步骤(8)涂覆后的载体在100～150℃下快速烘干，烘干时间为1～2h；(10)催化剂焙烧：将步骤(9)烘干后的催化剂放入马弗炉中，450～550℃焙烧3～5h，恒温结束后冷却至室温，得到成品催化剂。所述钯还原剂是水合肼、抗坏血酸、甘油、乙醇、乙二醇和甲醇中的一种或者两种。所述钯还原剂和钯的重量比是0.5:1～5:1。所述钯还原时超声棒的功率为200～2000W。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：本专利技术采用超声的方法，在还原剂存在的条件下，在氧化铝和铈锆复合氧化物表面调控贵金属钯的颗粒大小，使得钯纳米颗粒在高温条件下具有很好的抗老化性能，能够有效缓解贵金属钯在高温条件下的老化，从而提高三元催化剂的抗老化性能。具体实施方式下面将结合实施例对本专利技术作进一步的描述。以下实施例和对比例均用直径为103mm，高为130mm，400目、壁厚为4μm的圆柱形载体，体积为1.083L，载体重量为342g，Pd采用硝酸钯溶液，Rh采用硝酸铑溶液。实施例1一种抗高温老化的三元催化剂的制备方法，包括如下步骤(1)钯涂层浆液配制：将60重量份铈锆复合氧化物、40重量份活性氧化铝混合搅拌均匀；取15重量份柠檬酸缓慢滴加入上述混合溶液中，搅拌反应4h；浆液球磨至颗粒度D90为30μm，固含量41％；(2)钯还原：将步骤(1)中的浆液在200rpm速率下搅拌，缓慢滴加Pd(NO3)2至浆液中，钯使用量是20g/ft3，再缓慢加入乙醇，乙醇与钯的重量比为8:1，搅拌1h，加入超声棒，超声功率2000W，超声时间3h，再加入20重量份La(NO3)4·5H2O，加入一定水至固含量30％，持续搅拌24h；(3)钯浆液涂覆：将步骤(2)得到的浆液涂覆在载体上，涂敷量为150g/L；(4)催化剂烘干：将步骤(3)涂覆后的载体在100℃下快速烘干，烘干时间为2h；(5)催化剂焙烧：将步骤(4)烘干后的催化剂放入马弗炉中，450℃焙烧4h，恒温结束后冷却至室温；(6)铑涂层浆液配制：将30重量份铈锆复合氧化物、60重量份活性氧化铝混合搅拌均匀，搅拌反应4h；浆液球磨至颗粒度D90为25μm，固含量39％；(7)铑浆液配制：硝酸铑溶液缓慢滴入步骤(6)得到的浆液中，加入量是15g/ft3，持续搅拌24h，得到催化剂第二层浆液；(8)铑浆液涂覆：铑浆液涂覆在步骤(5)得到的催化剂涂层上，涂敷量为100g/L；(9)催化剂烘干：涂覆后的载体在100℃下快速烘干，烘干时间为2h。(10)催化剂焙烧：将烘干后催化剂放入马弗炉中，450℃焙烧4h，恒温结束后冷却至室温，得到成品催化剂。实施例2一种抗高温老化的三元催化剂的制备方法，包括如下步骤：(1)钯涂层浆液配制：将60重量份铈锆复合氧化物、40重量份活性氧化铝混合搅拌均匀；取15重量份柠檬酸缓慢滴加入上述混合溶液中，搅拌反应4h；浆液球磨至颗粒度D90为30μm，固含量41％；(2)钯还原：将步骤(1)中的浆液在200rpm速率下搅拌，缓慢滴加Pd(NO3)2至浆液中，钯加入量是160g/ft3，再缓慢加入乙醇，乙醇与钯的重量比为8:1，搅拌1h，加入超声棒，超声棒2000W，超声时间3h，再加入20重量份La(NO3)4·5H2O，加入一定水至固含量30％，持续搅拌24h；(3)钯浆液涂覆：将步骤(2)得到的浆液涂覆在载体上，涂敷量为150g/L；(4)催化剂烘干：将步骤(3)涂覆后的载体在100℃下快速烘干，烘干时间为2h；(5)催化剂焙烧：将步骤(4)烘干后的催化剂放入马弗炉中，450℃焙烧4h，恒温结束后冷却至室温；(6)铑涂层浆液配制：将30重量份本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗高温老化的三元催化剂，包括载体，其特征在于，所述载体为蜂窝陶瓷载体，载体上由内到外依次涂覆有钯涂覆层和铑涂覆层；其中，钯涂覆层的涂敷量为50~200g/L，铑涂覆层的涂敷量为40~160g/L。

【技术特征摘要】
1.一种抗高温老化的三元催化剂，包括载体，其特征在于，所述载体为蜂窝陶瓷载体，载体上由内到外依次涂覆有钯涂覆层和铑涂覆层；其中，钯涂覆层的涂敷量为50~200g/L，铑涂覆层的涂敷量为40~160g/L。2.根据权利要求1所述的一种抗高温老化的三元催化剂，其特征在于，所述钯涂覆层中钯的使用量是20~160g/ft3，铑涂覆层中铑的使用量是2~30g/ft3。3.根据权利要求1所述的一种抗高温老化的三元催化剂，其特征在于，所述钯涂覆层主要成分为活性氧化铝、铈锆复合氧化物和氧化镧，铑涂覆层主要成分为活性氧化铝、铈锆复合氧化物。4.一种抗高温老化的三元催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）钯涂层浆液配制：按重量份计，将40~90份铈锆复合氧化物、10~60份活性氧化铝混合搅拌均匀；取10-20份柠檬酸缓慢滴加入上述混合溶液中，搅拌反应2~5h；浆液球磨至颗粒度D90为10~30μm，固含量40%~42%；（2）钯还原：将步骤（1）中的浆液在200rpm的速率下搅拌，缓慢滴加Pd(NO3)2溶液至浆液中，钯加入量是20~200g/ft3，再缓慢加入钯还原剂，钯还原剂与钯的重量比为0.5:1~8:1，搅拌1~3h，加入超声棒，超声时间2~4h，再加入15~50重量份La(NO3)4·5H2O，加入一定量的水至固含量为28%~32%，持续搅拌20~30h；（3）钯浆液涂覆：将步骤（2）得到的浆液涂覆在载...

【专利技术属性】
技术研发人员：饶超，郝士杰，吕衍安，毛冰斌，蔡晓江，胡怡帆，岳军，贾莉伟，
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