一种铈锆复合氧化物负载钯催化剂的制备方法技术

一种铈锆复合氧化物负载钯催化剂的制备方法，将铈和锆与柠檬酸配成混合溶液，以纤维物质为模板剂和燃烧载体，浸渍混合溶液，其中纤维物质包括分析滤纸、打印纸、纸浆、棉花、脱脂棉及纤维素等；将浸湿的纤维物质烘干，通氧气焙烧，制得铈锆复合氧化物；配制钯溶液，将制得的铈锆复合氧化物分散到钯溶液中；以碱为沉淀剂，将沉淀剂加入到混合了铈锆复合氧化物的可溶性金属盐溶液中，使该溶液ｐＨ为９－１２，陈化、抽滤，去离子水洗涤；烘干，空气中焙烧；氢气气氛下还原，制得铈锆复合氧化物负载钯催化剂。本发明专利技术简单易行，产物表面积大，具有起燃温度低、催化效率高、耐高温老化的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
三效催化剂净化是目前控制汽车尾气污染最有效的手段，有关专利文献很多，例如JP 57184440(1982)，US 4450684(1984)，EP 734757(1996)，WO 0147634(2001)，US 6625976(2003)等，国外三效催化剂通常采用钯(Pd)、铂(Pt)、铑(Rh)作为活性组分，催化剂成本较高；随着燃油质量的改善，单Pd三效崔化剂以其廉价的价格和高效的氧化活性得到关注。三效催化剂中经常加入稀土提高其热稳定性和催化活性，氧化铈系材料因具有在氧化气氛下吸收氧、在还原气氛下释放氧的特性，是用的最多的一种。而掺杂了氧化锆的氧化铈具有更高的热稳定性、氧化还原性能和催化活性，目前铈锆复合氧化物已成为汽车尾气催化助剂的主流。作为以往公布的铈锆复合氧化物的制造方法，例如CN1241988A、CN1449863A、CN1387943A等，存在操作时间长、工序繁琐或产品比表面积小的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供。本专利技术提供的制备方法具有简单易行，制备的催化剂其比表面积大的特点。为实现上述目的，本专利技术以铈和锆的可溶性金属盐原料，以柠檬酸为络合剂，配成混合溶液，该溶液中的铈锆浓度为0.1-1mol/L，络合剂浓度为0.1-0.3mol/L，其中铈锆的摩尔比为1∶9-9∶1；以纤维物质为模板剂和燃烧载体，浸渍混合溶液，其中纤维物质包括分析滤纸、打印纸、纸浆、棉花、脱脂棉及纤维素等；将浸湿的纤维物质80℃烘干，于500-800℃通氧气焙烧3-5小时，制得铈锆复合氧化物。另外，以Pd的可溶性金属盐为原料，配制成可溶性金属盐溶液，浓度为0.01-0.05mol/L；将制得的铈锆复合氧化物均匀分散到Pd的可溶性盐溶液中，分散量为相对铈锆载体的质量百分比计，Pd的负载量为0.5-5％；以Na2CO3、NaOH或NH3H2O为沉淀剂，沉淀剂浓度为0.5-1.5mol/L；将沉淀剂加入到混合了铈锆复合氧化物的可溶性金属盐溶液中，使该溶液pH为9-12，陈化1-5小时；抽滤，并用去离子水反复洗涤；于80℃烘干，空气中500℃焙烧2-5小时；氢气气氛下300-500℃还原2-5小时，制得铈锆复合氧化物负载Pd催化剂。本专利技术中氧化铈系材料提高Pd三效催化剂活性主要因为Pd-Ce相互作用，通常认为Pd-Ce界面形成新的活性中心，有效的促进氧的迁移交换，含Ce的Pd催化剂经过还原处理后在Pd附近形成的氧空位也有力促进了NO的还原；活性组分的负载方法将影响这种相互作用。采用沉积沉淀法负载Pd有利于Pd颗粒在载体表面的分散，加强了Pd-Ce作用，从而起到促进催化的作用。附图说明图1为催化剂铈锆复合氧化物载体的X射线粉末衍射(XRD)谱图；图2为实施例1制得的催化剂1.0％Pd/Ce0.5Zr0.5O2老化前后的起燃特性曲线；图3为实施例3制得的催化剂1.5％Pd/Ce0.5Zr0.5O2的起燃特性曲线；具体实施方式实施例1原料为Ce(NO3)3·6H2O和Zr(NO3)4·5H2O，柠檬酸为络合剂，配制混合溶液100ml，配制成的可溶性盐溶液浓度为0.5mol/L，柠檬酸浓度为0.2mol/L，铈锆的摩尔比为1；滤纸浸润上述混合溶液，取出滤纸80℃烘干，然后空气中500℃焙烧3小时后制得铈锆复合氧化物；将制得的铈锆复合氧化物均匀分散到60ml 0.02M PdCl2溶液中；1mol/LNa2CO3作为沉淀剂，滴加沉淀剂直到溶液pH为10；静置2小时后抽滤，并用去离子水反复冲洗；将所得产品80℃烘干，空气中500℃焙烧3小时，然后氢气气氛下300-500℃还原3小时，制得催化剂1.0％Pd/Ce0.5Zr0.5O2。该种催化剂的三效活性测试结果如下。实验室模拟配气评价催化剂的起燃活性。模拟气体成分为1.1％CO，800ppm NO，0.85％O2，760ppm C3H6，10％CO2，N2为平衡气；流速为3000ml/min；反应在理论等当点(空燃比A/F＝14.63)下进行。新鲜催化剂指未经任何处理的催化剂，老化催化剂指新鲜催化剂于900℃焙烧4小时后得到的催化剂。实施例1中催化剂的起燃特性和老化特性如表1和图2所示。从表1和图2结果可以看出，该种催化剂具有催化剂对CO，HC和NO均有很好的活性，230℃以前均达到转化率90％以上；且有良好的抗老化性能，老化前后起燃温度仅变化约25℃。实施例2原料为Ce(NO3)3·6H2O和Zr(NO3)4·5H2O，柠檬酸为络合剂，配制混合溶液100ml，配制成的可溶性盐溶液浓度为0.5mol/L，柠檬酸浓度为0.2mol/L，铈锆的摩尔比为9；其余同实施例1，制得催化剂1.0％Pd/Ce0.9Zr0.1O2。其起燃特性见表1。实施例3铈锆复合氧化物的制备方法同实施例1；将制得的铈锆复合氧化物均匀分散到40ml 0.02M PdCl2溶液中；其余同实施例1，制得催化剂1.5％Pd/Ce0.5Zr0.5O2。其起燃特性见图3。表1 催化剂表面特性及起燃活性表面积 T50/℃ T90/℃催化剂(m2g-1)CO HC NO CO HC NO实施例1 55.0 205214213215226225实施例2 50.3 215222220224230233实施例3 56.7 187194195204209210T50％与T90％分别表示污染物转化50％和90％的温度权利要求1.，主要步骤为a)将铈和锆可溶性金属盐与柠檬酸制成混合溶液，该溶液中铈和锆的浓度为0.1-1mol/L，铈锆的摩尔比为1∶9-9∶1，柠檬酸的浓度为0.1-0.3mol/L；b)以纤维物质为模板剂和燃烧载体，浸渍步骤a制备的混合溶液；于60-80℃烘干，500-800℃通氧气焙烧3-5小时，制得铈锆复合氧化物；c)配制浓度为0.01-0.05mol/L的钯溶液，将步骤b制得的铈锆复合氧化物分散到钯溶液中，使钯的负载量相对于铈锆载体的质量百分比为0.5-5％；d)以Na2CO3、NaOH或NH3H2O为沉淀剂，加入到步骤c混合有铈锆复合氧化物的钯溶液中，调节PH为9-12，静置1-5小时，抽滤，去离子水洗涤；e)步骤d制得的过滤物于60-80℃烘干，空气中450-600℃焙烧2-5小时；氢气气氛下300-500℃还原2-5小时，得目标产物。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤a中所述铈和锆的可溶性金属盐为硝酸盐或盐酸盐。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤b中所述纤维物质包括分析滤纸、打印纸、纸浆、棉花、脱脂棉及纤维素。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤c中所述钯的可溶性金属盐为硝酸盐或盐酸盐。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤d中所述沉淀剂浓度为0.5-1.5mol/L。全文摘要，将铈和锆与柠檬酸配成混合溶液，以纤维物质为模板剂和燃烧载体，浸渍混合溶液，其中纤维物质包括分析滤纸、打印纸、纸浆、棉花、脱脂棉及纤维素等；将浸湿的纤维物质烘干，通氧气焙烧，制得铈锆复合氧化物；配制钯溶液，将制得的铈锆复合氧化物分散到钯溶液中；以碱为沉淀剂，将沉淀剂加入到混合了铈锆复合氧化物的可溶性金属盐溶液中，使该溶液pH为9－1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铈锆复合氧化物负载钯催化剂的制备方法，主要步骤为：ａ）将铈和锆可溶性金属盐与柠檬酸制成混合溶液，该溶液中铈和锆的浓度为０．１－１ｍｏｌ／Ｌ，铈锆的摩尔比为１∶９－９∶１，柠檬酸的浓度为０．１－０．３ｍｏｌ／Ｌ；ｂ）以纤维 物质为模板剂和燃烧载体，浸渍步骤ａ制备的混合溶液；于６０－８０℃烘干，５００－８００℃通氧气焙烧３－５小时，制得铈锆复合氧化物；ｃ）配制浓度为０．０１－０．０５ｍｏｌ／Ｌ的钯溶液，将步骤ｂ制得的铈锆复合氧化物分散到钯溶液中，使钯的负 载量相对于铈锆载体的质量百分比为０．５－５％；ｄ）以Ｎａ↓［２］ＣＯ↓［３］、ＮａＯＨ或ＮＨ↓［３］Ｈ↓［２］Ｏ为沉淀剂，加入到步骤ｃ混合有铈锆复合氧化物的钯溶液中，调节ＰＨ为９－１２，静置１－５小时，抽滤，去离子水洗涤；ｅ ）步骤ｄ制得的过滤物于６０－８０℃烘干，空气中４５０－６００℃焙烧２－５小时；氢气气氛下３００－５００℃还原２－５小时，得目标产物。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱保伟，陈宏德，田群，沈迪斯，
申请(专利权)人：中国科学院生态环境研究中心，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]