【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及负载型金属催化剂领域，特别涉及一种铈锆表面负载贵金属的催化剂及其制备方法。
技术介绍
1、随着全球汽车保有量的逐年增加，汽车尾气污染已成为城市大气污染的首要污染源，因汽车尾气排放导致的环境问题日益严峻。汽车尾气催化转化器是汽车尾气净化的有效解决方案，其核心是负载贵金属的三效催化剂。通常，汽车尾气三效催化剂是由蜂窝载体、贵金属、活性涂层等组成，其使用寿命主要由三效催化剂的活性涂层材料和制备工艺所决定，活性涂层材料包括铈锆基复合氧化物等，贵金属负载于铈锆基复合氧化物上。由于实际应用中汽车尾气三效催化剂所处环境温度较高，有时可达到900℃以上，由于贵金属迁移聚集(particle migration and coalescence，pmc)和ostwald熟化效应，热力学不稳定的贵金属极易迁移团聚形成大的颗粒，导致贵金属利用率和催化活性降低。
技术实现思路
1、本专利技术实施例的目的是提供一种铈锆表面负载贵金属的催化剂及其制备方法，通过沉淀、陈化、气氛焙烧和酸刻蚀参数控制，构造稀土元素非均匀掺杂结构，利用该结构中稀土掺杂元素的半径效应和价电平衡原理，诱导铈锆晶格发生畸变，产生台阶式和锯齿状等缺陷，对贵金属起到锚定作用，抑制贵金属在高温环境下迁移、团聚、长大，改善其高温分散性及提高催化活性。
2、为解决上述技术问题，本专利技术实施例的第一方面提供了一种铈锆表面负载贵金属的催化剂，包括：铈锆基复合氧化物和贵金属；所述铈锆基复合氧化物表面缺陷数量特征值id/if2g为
3、所述铈锆基复合氧化物的缺陷处负载有贵金属。
4、进一步地，所述铈锆基复合氧化物的化学通式为cexzrymzo2-αdδ，其中，m为阳离子掺杂元素，d为阴离子掺杂元素，以摩尔数计，0.1＜x＜0.9、0.1＜y＜0.9，0＜z＜0.3，且x+y+z＝1；0≤α≤0.1；0≤δ≤0.1。
5、进一步地，所述贵金属为金属态和/或氧化态；
6、所述贵金属包括：pt、pd、rh、ir、os、ru、au和ag中的至少一种；优选的，所述贵金属包括：pt、pd、rh和ru中的至少一种；
7、所述贵金属的负载量以质量分数计为0.01％-3％；优选的，所述贵金属的负载量以质量分数计为0.1％-2％。
8、进一步地，所述铈锆基复合氧化物的缺陷包括：台阶式缺陷和/或锯齿状缺陷。
9、进一步地，在高温老化处理前，所述缺陷位点负载的贵金属尺寸为3nm以下，优选的，贵金属尺寸为2nm以下；
10、经过1000℃/4h高温老化处理后，贵金属尺寸为5nm以下，优选的，贵金属尺寸为3nm以下。
11、进一步地，所述铈锆基复合氧化物具有元素梯度分布结构，以摩尔比计，其表层的铈和/或m元素含量高于内部对应元素的含量，且上述元素含量由内向外逐渐递增；
12、或，
13、所述铈锆基复合氧化物具有核壳结构，以摩尔比计，其表层的铈和/或m元素含量为对应元素在所述铈锆基复合氧化物中含量的1.5倍-3.5倍。
14、进一步地，所述阳离子掺杂元素m包括：非铈稀土元素、除锆和稀土以外的过渡金属元素、碱土金属元素、al、si、ga、sn和bi中的至少一种；
15、可选的，所述非铈稀土元素包括：la、pr、nd、sm、eu、gd、tb、dy、ho、er、tm、yb、lu和y中的至少一种；优选的，所述非铈稀土元素包括：la、pr、nd、sm、eu、gd、tm、yb和y中的至少一种；
16、可选的，所述过渡金属元素包括：sc、ti、v、mn、fe、co、ni、cu、zn、nb、mo、hf、ta和w中的至少一种；优选的，所述过渡金属元素包括：ti、mn、fe、co、ni、cu、nb、hf、w和mo中的至少一种；
17、可选的，所述碱土金属元素包括：be、mg、ca、sr和ba中的至少一种；优选的，所述碱土金属元素包括：mg、sr和ba中的至少一种。
18、进一步地，所述阴离子掺杂元素d包括：阴离子n、f和p中的至少一种。
19、相应地，本专利技术实施例的第二方面提供了一种铈锆表面负载贵金属的催化剂制备方法，用于制备上述铈锆表面负载贵金属的催化剂，包括如下步骤：
20、将铈锆基复合氧化物与贵金属液态盐进行一步或多步混合，并进行干燥；
21、在预设气氛下对干燥后的产物进行热处理，得到负载贵金属的催化剂。
22、进一步地，所述贵金属液态盐包括：氯化盐、硝酸盐和醋酸盐中的至少一种的熔融盐或水溶液；
23、所述预设气氛包括：空气、co、n2或h2中的至少一种。
24、进一步地，所述将铈锆基复合氧化物与贵金属液态盐混合均匀之前，还包括：
25、根据化学计量比来配制所需的铈、锆和m盐溶液，并与碱性物质进行沉淀反应，优选为多步沉淀反应；
26、对得到的沉淀物浆料进行过滤、洗涤、干燥和焙烧；
27、可选的，在过滤之前将所述沉淀物浆料进行陈化处理，优选为水热环境下陈化处理；和/或，将干燥后的所述沉淀物浆料在一定气氛下进行焙烧处理；和/或，将焙烧后的所述铈锆基复合氧化物进行酸刻蚀处理；
28、得到具有表面缺陷的所述铈锆基复合氧化物。
29、进一步地，所述碱性物质包括：氢氧化钠、氢氧化铵、氢氧化钾、尿素、碳酸氢铵、碳酸钠、碳酸氢钠中的至少一种；
30、所述气氛包括：空气或co、n2、h2中的至少一种；
31、所述铈离子和所述阳离子掺杂元素的水溶液包括：硝酸盐溶液、氯化盐溶液、硫酸盐溶液、乙酸盐溶液中的至少一种；
32、所述锆离子的水溶液包括：硝酸氧锆溶液、硫酸氧锆溶液、氧氯化锆溶液、乙酸锆盐中的至少一种；
33、所述焙烧温度的数值范围为600℃-1200℃。
34、相应地，本专利技术实施例的第三方面提供了一种铈锆表面负载贵金属的催化剂在机动车尾气净化、工业有机废气处理、天然气催化燃烧、石油化工、氢能以及电池领域的应用。
35、本专利技术实施例的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
36、通过沉淀、陈化、气氛焙烧和酸刻蚀参数控制，构造稀土元素非均匀掺杂结构，利用该结构中稀土掺杂元素的半径效应和价电平衡原理，诱导铈锆晶格发生畸变，产生台阶式和锯齿状等缺陷，对贵金属起到锚定作用，抑制贵金属在高温环境下迁移、团聚、长大，改善其高温分散性及提高催化活性。
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1.一种铈锆表面负载贵金属的催化剂，其特征在于，包括：铈锆基复合氧化物和贵金属；所述铈锆基复合氧化物表面缺陷数量特征值ID/IF2g为0.2-1.2，优选为0.5-1.0；
2.根据权利要求1所述的铈锆表面负载贵金属的催化剂，其特征在于，所述铈锆基复合氧化物的化学通式为CexZryMzO2-αDδ，其中，M为阳离子掺杂元素，D为阴离子掺杂元素，以摩尔数计，0.1＜x＜0.9、0.1＜y＜0.9，0＜z＜0.3，且x+y+z＝1；0≤α≤0.1；0≤δ≤0.1。
3.根据权利要求1所述的铈锆表面负载贵金属的催化剂，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的铈锆表面负载贵金属的催化剂，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的铈锆表面负载贵金属的催化剂，其特征在于，
6.根据权利要求1所述的铈锆表面负载贵金属的催化剂，其特征在于，
7.根据权利要求1-6任一所述的铈锆表面负载贵金属的催化剂，其特征在于，
8.根据权利要求1-6任一所述的铈锆表面负载贵金属的催化剂，其特征在于，所述阴离子掺杂元素D包括：阴离子N
9.一种铈锆表面负载贵金属的催化剂制备方法，其特征在于，用于制备如权利要求1-8任一所述的铈锆表面负载贵金属的催化剂，包括如下步骤：
10.根据权利要求9所述的铈锆表面负载贵金属的催化剂制备方法，其特征在于，
11.根据权利要求9所述的铈锆表面负载贵金属的催化剂制备方法，其特征在于，所述将铈锆基复合氧化物与贵金属液态盐混合均匀之前，还包括：
12.根据权利要求11所述的铈锆表面负载贵金属的催化剂制备方法，其特征在于，
13.如权利要求1-8中任一所述的铈锆表面负载贵金属的催化剂在机动车尾气净化、工业有机废气处理、天然气催化燃烧、石油化工、氢能以及电池领域的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种铈锆表面负载贵金属的催化剂，其特征在于，包括：铈锆基复合氧化物和贵金属；所述铈锆基复合氧化物表面缺陷数量特征值id/if2g为0.2-1.2，优选为0.5-1.0；
2.根据权利要求1所述的铈锆表面负载贵金属的催化剂，其特征在于，所述铈锆基复合氧化物的化学通式为cexzrymzo2-αdδ，其中，m为阳离子掺杂元素，d为阴离子掺杂元素，以摩尔数计，0.1＜x＜0.9、0.1＜y＜0.9，0＜z＜0.3，且x+y+z＝1；0≤α≤0.1；0≤δ≤0.1。
3.根据权利要求1所述的铈锆表面负载贵金属的催化剂，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的铈锆表面负载贵金属的催化剂，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的铈锆表面负载贵金属的催化剂，其特征在于，
6.根据权利要求1所述的铈锆表面负载贵金属的催化剂，其特征在于，
7.根据权利要求1-6...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵政，黄小卫，崔梅生，张永奇，侯永可，赵蔚鑫，杨娟玉，凌雨晴，毛子腾，
申请(专利权)人：有研稀土高技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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