+

CN117414821B - 一种耐高温烧结Pt基三效催化剂及其制备方法 - Google Patents

一种耐高温烧结Pt基三效催化剂及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN117414821B
CN117414821B CN202311679744.6A CN202311679744A CN117414821B CN 117414821 B CN117414821 B CN 117414821B CN 202311679744 A CN202311679744 A CN 202311679744A CN 117414821 B CN117414821 B CN 117414821B
Authority
CN
China
Prior art keywords
catalyst
way catalyst
powder
high temperature
dispersed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202311679744.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN117414821A (zh
Inventor
赖荣辉
杨怡
李大成
彭婷婷
谢兴宇
刘志敏
王云
李云
陈启章
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhongzi Technology Co ltd
Original Assignee
Sinocat Environmental Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sinocat Environmental Technology Co Ltd filed Critical Sinocat Environmental Technology Co Ltd
Priority to CN202311679744.6A priority Critical patent/CN117414821B/zh
Publication of CN117414821A publication Critical patent/CN117414821A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN117414821B publication Critical patent/CN117414821B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/40—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
    • B01J23/42—Platinum
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9404—Removing only nitrogen compounds
    • B01D53/9409—Nitrogen oxides
    • B01D53/9413—Processes characterised by a specific catalyst
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9445—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC]
    • B01D53/945—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC] characterised by a specific catalyst
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/54—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/56—Platinum group metals
    • B01J23/63—Platinum group metals with rare earths or actinides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/54—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/56—Platinum group metals
    • B01J23/64—Platinum group metals with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/652—Chromium, molybdenum or tungsten
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0201—Impregnation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0215—Coating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/40—Nitrogen compounds
    • B01D2257/404—Nitrogen oxides other than dinitrogen oxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/50—Carbon oxides
    • B01D2257/502—Carbon monoxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/70—Organic compounds not provided for in groups B01D2257/00 - B01D2257/602
    • B01D2257/702—Hydrocarbons

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明公开了汽油车催化剂技术领域的一种耐高温烧结Pt基三效催化剂及其制备方法，包括金属Pt和载体材料，金属Pt总负载量为0.2wt%～3.0wt%，载体材料包括储氧材料和氧化铝的混合物或者铈铝固溶体材料。本发明预分散过程，作用力较弱的材料提供较大的比表面积，从而使得贵金属Pt能在催化材料表面处于高度分散状态，当处于高温再分散过程时，Pt因为高温而发生迁移，部分Pt从作用力较弱的材料表面迁移，随后被作用力较强的材料捕集固定，使得Pt能够以原子状态再分散于材料表面，从而达到在高温下Pt不发生团聚烧结，仍具有优异的催化活性的目的。

Description

一种耐高温烧结Pt基三效催化剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及汽油车催化剂技术领域，具体涉及一种耐高温烧结Pt基三效催化剂及其制备方法。
背景技术
随着汽车保有量的逐年增加，汽车尾气排放已成为空气污染的主要来源。汽车尾气的主要污染物是一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）和氮氧化合物（NOx）和颗粒物，汽油车尾气污染物处理办法是采用汽车尾气净化器，其中最核心的部件是三效催化剂，其能同时对尾气中的主要污染物起催化净化的作用，三效催化剂可有效的将汽车尾气中的CO、HC、NOx分别转化成二氧化碳（CO2）、水（H2O）和氮气（N2）。
三效催化剂包括催化剂载体和涂覆在催化剂载体上的催化剂涂层，催化剂涂层是负载贵金属活性组分的氧化物涂层，常用的贵金属活性组分为Pt、Pd、Rh、Ir、Ru等。随着国家环境认识的深入，污染物排放也更加严格，目前执行的是国六B排放标准，相对于国五的排放标准，对催化剂的耐高温烧结或耐久性要求更高。贵金属Pt催化剂的老化烧结主要是浸渍在氧化物表面的贵金属颗粒在高温下发生迁移团聚而使得催化活性下降，催化剂性能下降明显。
为了弥补催化剂高温烧结后性能差的缺陷，最直接方法就是增加贵金属用量，但是贵金属资源稀少，价格昂贵，不可再生，为了降本增效，因此提高贵金属Pt催化剂的抗高温烧结性能尤为重要。
现有技术中通过等体积浸渍法将Pt负载于单一材料CeO2表面，经过高温热处理后得到单原子分散的Pt/CeO2催化剂，具有良好的CO催化转化活性，单一CeO2材料虽然与Pt具有很强的键合作用力，但也是因为这种强的键合作用力使得Pt虽然在高温处理后能形成单原子分散状态，但是稳定的Pt-O-Ce键也使得Pt催化剂的活性较低，尤其是对碳氢的催化活性较差，此外单一的CeO2材料结构不稳定，在高温下容易发生结构坍塌，不宜单独应用于三元催化剂中。
现有技术公开号为CN112808270A的中国发明专利，公开了一种高耐久性Pt基整体式汽油车三效催化剂及制备方法和应用，该技术通过强弱双还原剂液相还原浸渍法将Pt负载在CeZrO2载体上得到催化剂粉体材料，再将催化剂粉体材料涂覆在堇青石基体上制备而成，该方法以有机溶剂乙二醇作为溶剂，制备得到耐高温烧结Pt催化剂，虽然具有良好的耐高温烧结性能，但是因为以有机溶剂作为溶剂，后处理成本较高，且乙二醇有毒，无法实现工业化生产。
现有技术公开号为CN115770570A的中国发明专利，公开了一种氧化铈负载原子级分散Pt催化剂及其再分散制备方法，该方法通过将立方体纳米CeO2分散于适量溶剂中，超声搅拌使其均匀分散，然后将Pt纳米粒子在CeO2（100）晶面上发生再分散，通过调节Pt的负载量调控Pt的分散度，使其达到原子级分散，即得到所述CeO2负载原子级分散Pt催化剂。得到的负载型Pt/CeO2催化剂在氧化气氛中进行高温焙烧处理，得到再分散的负载型Pt/CeO2催化剂，该方法直接通过具有CeO2（100）晶面的立方体纳米CeO2作为载体材料，虽然能大幅提升Pt颗粒的分散度，提高Pt的利用率，但是催化活性和耐久性能仍有待商榷，并且立方体纳米CeO2控制难度大，生产成本高，难以实现工业规模化生产。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中的不足，目的在于提供一种耐高温烧结Pt基三效催化剂，采用与Pt作用力强弱不同的两种常规材料作为载体材料，并通过两步分散法，提高Pt的分散度，使得Pt催化剂在具有优异的新鲜低温性能的同时，还具有优异的耐高温老化性能。
本发明通过下述技术方案实现：
一种耐高温烧结Pt基三效催化剂，包括金属Pt和载体材料，所述金属Pt总负载量为0.2wt%～3.0wt%，所述载体材料包括储氧材料和氧化铝的混合物或者铈铝固溶体材料；所述金属Pt通过预分散和再分散得到催化剂粉料，并固定于含有与Pt作用力强弱不同的两种元素Ce和Al的载体材料表面；还包括结构助剂，所述结构助剂包括MoO3，WO3，SnO2中至少一种，所述结构助剂的含量优选为3～10wt%。
进一步地，所述储氧材料和氧化铝混合物中储氧材料含量为30wt%～90wt%，氧化铝含量为10wt%～70wt%；
所述储氧材料中CeO2含量为10wt%～60wt%，ZrO2含量优选为90～40wt%。
进一步地，所述铈铝固溶体材料中，CeO2含量为10~50wt%，Al2O3含量为30-90wt%，ZrO2含量为0~30wt%。
一种耐高温烧结Pt基三效催化剂的制备方法，包括以下步骤：
1）预分散：采用浸渍法将Pt前驱体以及结构助剂的可溶性盐分散于两种载体材料表面，作用力较弱的材料提供较大的比表面积，从而使得贵金属Pt能在催化材料表面处于高度分散状态，并经过静置、Pt固定得到预分散粉料；
2）再分散：将步骤1）中所述预分散粉料置于700～900℃的马弗炉中，于氧化气氛下焙烧5-10h，当处于高温再分散过程时，Pt因为高温而发生迁移，部分Pt从作用力较弱的材料表面迁移，随后被作用力较强的材料捕集固定，使得Pt能够以原子状态再分散于材料表面，从而达到在高温下Pt不发生团聚烧结，得到Pt进一步分散的催化剂粉料；
3）制浆：将步骤2）中所述催化剂粉料按90～99重量份、1～10重量份粘接剂、100～300重量份水混合，球磨，得到涂层浆液；
4）涂覆：将步骤3）中所述涂层浆液涂覆于蜂窝陶瓷载体表面，经干燥，煅烧，得到Pt基三效催化剂。
进一步地，所述步骤1）的Pt前驱体为硝酸铂、氯酸铂中的任意一种。
进一步地，所述步骤3）中粘接剂为硅溶胶，铝溶胶以及锆溶胶中的任意一种。
进一步地，所述步骤1）中浸渍法为等体积浸渍法，过量浸渍法，沉淀法以及还原浸渍法中的任意一种。
进一步地，所述步骤1）中Pt前驱体以及结构助剂的可溶性盐分散在两种载体材料表面，包括分散在独立的两种载体材料的表面或分散在两种载体材料混合后的表面。
进一步地，所述步骤1）中Pt固定还包括干燥或干燥后500℃焙烧。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明采用与Pt作用力强弱不同的两种常规材料作为载体材料，并通过两步分散法，提高Pt的分散度，使得Pt催化剂在具有优异的新鲜低温性能的同时，还具有优异的耐高温老化性能，其原理在于，预分散过程，作用力较弱的材料提供较大的比表面积，从而使得贵金属Pt能在催化材料表面处于高度分散状态，当处于高温再分散过程时，Pt因为高温而发生迁移，部分Pt从作用力较弱的材料表面迁移，随后被作用力较强的材料捕集固定，使得Pt能够以原子状态再分散于材料表面，从而达到在高温下Pt不发生团聚烧结，仍具有优异的催化活性的目的；
2、本发明操作简便，无有害物质产生，成本低，易于实现工业规模化生产。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明实施例4和对比例4中新鲜催化剂对CO的转化率随温度变化曲线图；
图2为本发明实施例4和对比例4中新鲜催化剂对NO的转化率随温度变化曲线图；
图3为本发明实施例4和对比例4中新鲜催化剂对总碳氢（THC）的转化率随温度变化曲线图；
图4为本发明实施例4和对比例4中老化催化剂对CO的转化率随温度变化曲线图；
图5为本发明实施例4和对比例4中老化催化剂对NO的转化率随温度变化曲线图；
图6为本发明实施例4和对比例4中老化催化剂对总碳氢（THC）的转化率随温度变化曲线图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
本实施例提供一种Pt含量为0.2wt%，MoO3含量为3wt%的Pt-Mo/Al-Ce0.1Zr0.9O2蜂窝状整体式催化剂，其载体材料组成包括Al2O3为10wt%，Ce0.1Zr0.9O2储氧材料为90wt%。其具体制备方式如下：
1）预分散：将硝酸铂，钼酸铵溶解于水中形成活性组分溶液，然后通过等体积浸渍法将活性组分溶液分散于氧化铝和Ce0.1Zr0.9O2储氧材料混合材料表面，并通过静置、干燥、以及500℃焙烧得到预分散粉料。
2）再分散：将步骤1）中所述预分散粉料置于700℃的马弗炉中，于氧化气氛下焙烧10h，得到Pt进一步分散的催化剂粉料。
3）制浆：将步骤2）中所述催化剂粉料按95重量份、5重量份硅溶胶、100重量份水混合，球磨，得到涂层浆液。
4）涂覆：将步骤3）中所述涂层浆液涂覆于蜂窝陶瓷载体表面，经干燥，煅烧，得到Pt基三效催化剂。
注：Ce0.1Zr0.9O2表示CeO2含量为10%，ZrO2含量为90%，下同。
实施例2
本实施例提供一种Pt含量为0.5wt%，WO3含量为5wt%的Pt-W/Al-Ce0.2Zr0.8O2蜂窝状整体式催化剂，其载体材料组成包括Al2O3为20wt%，Ce0.2Zr0.8O2储氧材料为80wt%。其具体制备方式如下：
1）预分散：将氯酸铂，钨酸铵溶解于水中形成活性组分溶液，然后通过过量浸渍法将活性组分溶液分散于氧化铝和Ce0.2Zr0.8O2储氧材料混合材料表面，并通过过滤、干燥、以及500℃焙烧得到预分散粉料。
2）再分散：将步骤1）中所述预分散粉料置于800℃的马弗炉中，于氧化气氛下焙烧10h，得到Pt进一步分散的催化剂粉料。
3）制浆：将步骤2）中所述催化剂粉料按90重量份、10重量份硅溶胶、200重量份水混合，球磨，得到涂层浆液。
4）涂覆：将步骤3）中所述涂层浆液涂覆于蜂窝陶瓷载体表面，经干燥，煅烧，得到Pt基三效催化剂。
实施例3
本实施例提供一种Pt含量为3wt%，SnO2含量为3wt%的Pt-Sn/Al-Ce0.4Zr0.6O2蜂窝状整体式催化剂，其载体材料组成包括Al2O3为20wt%，Ce0.4Zr0.6O2储氧材料为80wt%。其具体制备方式如下：
1）预分散：将硝酸铂，氯化锡溶解于水中形成活性组分溶液，然后通过等体积浸渍法将活性组分溶液分散于氧化铝和Ce0.4Zr0.6O2储氧材料混合材料表面，并通过静置、干燥、以及500℃焙烧得到预分散粉料。
2）再分散：将步骤1）中所述预分散粉料置于800℃的马弗炉中，于氧化气氛下焙烧10h，得到Pt进一步分散的催化剂粉料。
3）制浆：将步骤2）中所述催化剂粉料按99重量份、1重量份锆溶胶、200重量份水混合，球磨，得到涂层浆液。
4）涂覆：将步骤3）中所述涂层浆液涂覆于蜂窝陶瓷载体表面，经干燥，煅烧，得到Pt基三效催化剂。
实施例4
本实施例提供一种Pt含量为1wt%，WO3含量为10wt%的Pt-W/Al-Ce0.6Zr0.4O2蜂窝状整体式催化剂，其载体材料组成包括Al2O3为50wt%，Ce0.6Zr0.4O2储氧材料为50wt%。其具体制备方式如下：
1）预分散：将硝酸铂，钨酸铵溶解于水中形成活性组分溶液，然后通过等体积浸渍法将活性组分溶液分散于氧化铝和Ce0.6Zr0.4O2储氧材料混合材料表面，并通过静置、干燥得到预分散粉料。
2）再分散：将步骤1）中所述预分散粉料置于800℃的马弗炉中，于氧化气氛下焙烧10h，得到Pt进一步分散的催化剂粉料。
3）制浆：将步骤2）中所述催化剂粉料按95重量份、5重量份铝溶胶、200重量份水混合，球磨，得到涂层浆液；
4）涂覆：将步骤3）中所述涂层浆液涂覆于蜂窝陶瓷载体表面，经干燥，煅烧，得到Pt基三效催化剂。
实施例5
本实施例提供一种Pt含量为1wt%，WO3含量为10wt%的Pt-W/Al-Ce0.6Zr0.4O2蜂窝状整体式催化剂，其载体材料组成包括Al2O3为50wt%，Ce0.6Zr0.4O2储氧材料为50wt%。其具体制备方式如下：
1）预分散：将氯酸铂，钨酸铵溶解于水中形成活性组分溶液，并均分为两份，然后通过等体积浸渍法将活性组分溶液分别分散于氧化铝和Ce0.6Zr0.4O2储氧材料表面，并通过静置、干燥、以及500℃焙烧得到预分散粉料。
2）再分散：将步骤1）中所述两种预分散粉料混合后，置于800℃的马弗炉中，于氧化气氛下焙烧10h，得到Pt进一步分散的催化剂粉料。
3）制浆：将步骤2）中所述催化剂粉料按95重量份、5重量份铝溶胶、200重量份水混合，球磨，得到涂层浆液。
4）涂覆：将步骤3）中所述涂层浆液涂覆于蜂窝陶瓷载体表面，经干燥，煅烧，得到Pt基三效催化剂。
实施例6
本实施例提供一种Pt含量为1wt%，WO3含量为10wt%的Pt-W/Al0.9-Ce0.1O2蜂窝状整体式催化剂，其载体材料为铈铝固溶体材料，其组成为Al2O3为90wt%，CeO2为10wt%。其具体制备方式如下：
1）预分散：将硝酸铂，钨酸铵溶解于水中形成活性组分溶液，然后通过等体积浸渍法将活性组分溶液分散于铈铝固溶体材料表面，并通过静置、干燥、以及500℃焙烧得到预分散粉料。
2）再分散：将步骤1）中所述预分散粉料混合后，置于800℃的马弗炉中，于氧化气氛下焙烧10h，得到Pt进一步分散的催化剂粉料。
3）制浆：将步骤2）中所述催化剂粉料按95重量份、5重量份锆溶胶、200重量份水混合，球磨，得到涂层浆液。
4）涂覆：将步骤3）中所述涂层浆液涂覆于蜂窝陶瓷载体表面，经干燥，煅烧，得到Pt基三效催化剂。
实施例7
本实施例提供一种Pt含量为1wt%，WO3含量为10wt%的Pt-W/Al0.85Ce0.1Zr0.05O2蜂窝状整体式催化剂，其载体材料为铈铝固溶体材料，其组成为Al2O3为85wt%，CeO2为10wt%，ZrO2为5%。其具体制备方式如下：
1）预分散：将氯酸铂，钨酸铵溶解于水中形成活性组分溶液，然后通过等体积浸渍法将活性组分溶液分散于铈铝固溶体材料表面，并通过静置、干燥、以及500℃焙烧得到预分散粉料。
2）再分散：将步骤1）中所述预分散粉料混合后，置于800℃的马弗炉中，于氧化气氛下焙烧10h，得到Pt进一步分散的催化剂粉料。
3）制浆：将步骤2）中所述催化剂粉料按95重量份、5重量份铝溶胶、200重量份水混合，球磨，得到涂层浆液。
4）涂覆：将步骤3）中所述涂层浆液涂覆于蜂窝陶瓷载体表面，经干燥，煅烧，得到Pt基三效催化剂。
实施例8
本实施例提供一种Pt含量为1wt%，WO3含量为10wt%的Pt-W/Al0.4Ce0.3Zr0.3O2蜂窝状整体式催化剂，其载体材料为铈铝固溶体材料，其组成为Al2O3为40wt%，CeO2为30wt%，ZrO2为30%。其具体制备方式如下：
1）预分散：将硝酸铂，钨酸铵溶解于水中形成活性组分溶液，然后通过等体积浸渍法将活性组分溶液分散于铈铝固溶体材料表面，并通过静置、干燥、以及500℃焙烧得到预分散粉料。
2）再分散：将步骤1）中所述预分散粉料混合后，置于800℃的马弗炉中，于氧化气氛下焙烧10h，得到Pt进一步分散的催化剂粉料。
3）制浆：将步骤2）中所述催化剂粉料按95重量份、5重量份铝溶胶、200重量份水混合，球磨，得到涂层浆液。
4）涂覆：将步骤3）中所述涂层浆液涂覆于蜂窝陶瓷载体表面，经干燥，煅烧，得到Pt基三效催化剂。
实施例9
本实施例提供一种Pt含量为1wt%，WO3含量为10wt%的Pt-W/Al0.3Ce0.5Zr0.2O2蜂窝状整体式催化剂，其载体材料为铈铝固溶体材料，其组成为Al2O3为30wt%，CeO2为50wt%，ZrO2为20%。其具体制备方式如下：
1）预分散：将氯酸铂，钨酸铵溶解于水中形成活性组分溶液，然后通过等体积浸渍法将活性组分溶液分散于铈铝固溶体材料表面，并通过静置、干燥、以及500℃焙烧得到预分散粉料。
2）再分散：将步骤1）中所述预分散粉料混合后，置于800℃的马弗炉中，于氧化气氛下焙烧10h，得到Pt进一步分散的催化剂粉料。
3）制浆：将步骤2）中所述催化剂粉料按95重量份、5重量份铝溶胶、200重量份水混合，球磨，得到涂层浆液。
4）涂覆：将步骤3）中所述涂层浆液涂覆于蜂窝陶瓷载体表面，经干燥，煅烧，得到Pt基三效催化剂。
对比例1
本对比例提供一种Pt含量为1wt%的Pt/Al-Ce0.6Zr0.4O2蜂窝状整体式催化剂，其载体材料组成包括Al2O3为50wt%，Ce0.6Zr0.4O2储氧材料为50wt%。其具体制备方式如下：
1）预分散：将硝酸铂溶解于水中形成活性组分溶液，然后通过等体积浸渍法将活性组分溶液分散于氧化铝和Ce0.6Zr0.4O2储氧材料混合材料表面，并通过静置、干燥、以及500℃焙烧得到预分散粉料。
2）再分散：将步骤1）中所述预分散粉料混合后，置于800℃的马弗炉中，于氧化气氛下焙烧10h，得到Pt进一步分散的催化剂粉料。
3）制浆：将步骤2）中所述催化剂粉料按95重量份、5重量份铝溶胶、200重量份水混合，球磨，得到涂层浆液。
4）涂覆：将步骤3）中所述涂层浆液涂覆于蜂窝陶瓷载体表面，经干燥，煅烧，得到Pt基三效催化剂。
对比例2
本对比例提供一种Pt含量为1wt%的Pt/Al2O3蜂窝状整体式催化剂，其载体材料组成为Al2O3为100wt%。其具体制备方式如下：
1）预分散：将氯酸铂溶解于水中形成活性组分溶液，然后通过等体积浸渍法将活性组分溶液分散于氧化铝材料表面，并通过静置、干燥、以及500℃焙烧得到预分散粉料。
2）再分散：将步骤1）中所述预分散粉料混合后，置于800℃的马弗炉中，于氧化气氛下焙烧10h，得到Pt进一步分散的催化剂粉料。
3）制浆：将步骤2）中所述催化剂粉料按95重量份、5重量份铝溶胶、200重量份水混合，球磨，得到涂层浆液；
4）涂覆：将步骤3）中所述涂层浆液涂覆于蜂窝陶瓷载体表面，经干燥，煅烧，得到Pt基三效催化剂。
对比例3
本对比例提供一种Pt含量为1wt%的Pt/Ce0.6Zr0.4O2蜂窝状整体式催化剂，其载体材料组成包括Ce0.6Zr0.4O2储氧材料为100wt%。其具体制备方式如下：
1）预分散：将硝酸铂溶解于水中形成活性组分溶液，然后通过等体积浸渍法将活性组分溶液分散于Ce0.6Zr0.4O2储氧材料材料表面，并通过静置、干燥、以及500℃焙烧得到预分散粉料。
2）再分散：将步骤1）中所述预分散粉料混合后，置于800℃的马弗炉中，于氧化气氛下焙烧10h，得到Pt进一步分散的催化剂粉料。
3）制浆：将步骤2）中所述催化剂粉料按95重量份、5重量份铝溶胶、200重量份水混合，球磨，得到涂层浆液。
4）涂覆：将步骤3）中所述涂层浆液涂覆于蜂窝陶瓷载体表面，经干燥，煅烧，得到Pt基三效催化剂。
对比例4
本对比例提供一种Pt含量为1wt%，WO3含量为10wt%的Pt-W/Al-Ce0.6Zr0.4O2蜂窝状整体式催化剂，其载体材料组成包括Al2O3为50wt%，Ce0.6Zr0.4O2储氧材料为50wt%。其具体制备方式如下：
1）预分散：将氯酸铂，钨酸铵溶解于水中形成活性组分溶液，然后通过等体积浸渍法将活性组分溶液分散于氧化铝和Ce0.6Zr0.4O2储氧材料混合材料表面，并通过过滤、干燥、以及500℃焙烧得到预分散粉料。
2）制浆：将步骤1）中所述预分散粉料按95重量份、5重量份铝溶胶、200重量份水混合，球磨，得到涂层浆液。
3）涂覆：将步骤2）中所述涂层浆液涂覆于蜂窝陶瓷载体表面，经干燥，煅烧，得到Pt基三效催化剂。
各实施例与对比例的成分组成以及处理方式如表1所示。
分别对上述实施例1-9以及对比例1-4得到的催化剂，进行老化处理，并对新鲜和老化样品进行活性测试，具体的，所述老化条件为：老化气氛为：空气，催化剂900℃连续老化10h。所述测试的条件为：催化剂的活性评价在多路固定连续流动的微型反应器中进行，模拟汽油车尾气组成为：NO1250ppm、CO4600ppm、THC（C3H6 220ppm、C3H8110ppm）、H2 1530ppm、O210％、CO211％、N2作为载气，空速为40000h-1。所有催化剂样品在反应前均在反应气氛(模拟汽油车尾气)中550℃预处理2h。然后以5℃/min的升温速率进行活性测试。CO、NO、C3H6、C3H8的浓度采用傅立叶红外气体分析仪(美国MKS MultigGas 6030)进行测试，测试温度160℃-400℃；得到如表2的催化剂老化前后对污染物转化率为50%和90%的温度点，并得到图1至图6所示催化剂新鲜样和老化样对污染物的转化率曲线。
根据表2可以看出采用两步分散法，将Pt分散并固定于含有与Pt作用力强弱不同的两种元素Ce和Al的常见载体材料表面以及添加结构助剂而制备得到的催化剂（实施例1~9）均对污染物CO，NO，THC的净化表现出良好的催化活性，且在经900℃连续老化10h后，催化剂对污染物转化率为50%和90%的温度点仍无明显升高现象，说明采用两步分散法，将Pt分散并固定于含有与Pt作用力强弱不同的两种元素Ce和Al的常见载体材料表面以及添加结构助剂而制备的到的催化剂具有良好的耐高温烧结性能。而对于对比例1~4，未添加结构助剂（对比例1），或者未采用与Pt作用力强弱不同的两种元素Ce和Al的常见载体材料（对比例2和对比例3）或者未采用Pt两步分散法制备得到的催化剂（对比例4），对比例1，对比例3，对比例4具有良好的新鲜性能，但在经过900℃连续老化10h后，催化剂对污染物转化率为50%和90%的温度点出现明显升高，说明这三个样品在老化后出现催化剂性能下降。对于对比例2，新鲜样品对污染物就表现出较差的催化活性，这是因为Al2O3对Pt的作用力较弱，单一的Al2O3在经过两步分散法时，无法使得Pt稳定，Pt发生高温烧结，故新鲜性能活性较低。
如图1到图3，为实施例4和对比例4新鲜催化剂对CO、NO、总碳氢（THC）的转化率随温度变化；其中，纵坐标表示转化率，单位％；横坐标表示温度，单位℃；曲线A和曲线B分别是实施例4和对比例4新鲜样变化。如图4到图6，为实施例4和对比例4老化催化剂对CO、NO、HC的转化率随温度变化；其中，纵坐标表示转化率，单位％；横坐标表示温度，单位℃；曲线A-a和B-a分别是实施例4和对比例4老化样变化。
对于新鲜性能，根据图1-3可以看出实施例4对三种污染物CO，NO，THC的转化比对比例4略好，这是因为，经两步再分散后，Pt在催化材料表面的分散度更好，故使得对污染的催化活性更高。在经过900℃连续老化10h后，根据图4-6可以看出，实施例4对污染物的转化率曲线未出现明显的变化，而对于对比例4，其老化样对污染物的转化率曲线均出现后移现象，即，转化温度升高，说明对比例4在经过900℃连续老化10h后出现活性严重下降现象。这是因为对比例4未经过两步分散法固定Pt，故催化剂在高温老化时，Pt出现高温烧结，从而使得催化剂活性出现下降。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种耐高温烧结Pt基三效催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）预分散：采用浸渍法将Pt前驱体以及结构助剂的可溶性盐分散于两种载体材料表面，作用力较弱的材料提供较大的比表面积，从而使得贵金属Pt能在催化材料表面处于高度分散状态，并经过静置、Pt固定得到预分散粉料；
2）再分散：将步骤1）中所述预分散粉料置于700～900℃的马弗炉中，于氧化气氛下焙烧5-10h，当处于高温再分散过程时，Pt因为高温而发生迁移，部分Pt从作用力较弱的材料表面迁移，随后被作用力较强的材料捕集固定，使得Pt能够以原子状态再分散于材料表面，从而达到在高温下Pt不发生团聚烧结，得到Pt进一步分散的催化剂粉料；
3）制浆：将步骤2）中所述催化剂粉料按90～99重量份、1～10重量份粘接剂、100～300重量份水混合，球磨，得到涂层浆液；
4）涂覆：将步骤3）中所述涂层浆液涂覆于蜂窝陶瓷载体表面，经干燥，煅烧，得到Pt基三效催化剂；
所述Pt基三效催化剂包括金属Pt和载体材料，所述金属Pt总负载量为0.2wt%～3.0wt%，所述载体材料包括储氧材料和氧化铝的混合物或者铈铝固溶体材料；
所述金属Pt通过预分散和置于700～900℃的马弗炉中再分散得到催化剂粉料，并固定于含有与Pt作用力强弱不同的两种元素Ce和Al的载体材料表面；
还包括结构助剂，所述结构助剂包括MoO3，WO3，SnO2中至少一种，所述结构助剂的含量为3～10wt%。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温烧结Pt基三效催化剂的制备方法，其特征在于，所述储氧材料和氧化铝混合物中储氧材料含量为30wt%～90wt%，氧化铝含量为10wt%～70wt%；
所述储氧材料中CeO2含量为10wt%～60wt%，ZrO2含量为90～40wt%。
3.根据权利要求1所述的一种耐高温烧结Pt基三效催化剂的制备方法，其特征在于，所述铈铝固溶体材料中，CeO2含量为10~50wt%，Al2O3含量为30-90wt%，ZrO2含量为0~30wt%。
4.根据权利要求1所述的一种耐高温烧结Pt基三效催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1）的Pt前驱体为硝酸铂、氯酸铂中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的一种耐高温烧结Pt基三效催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤3）中粘接剂为硅溶胶，铝溶胶以及锆溶胶中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的一种耐高温烧结Pt基三效催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1）中浸渍法为等体积浸渍法，过量浸渍法，沉淀法以及还原浸渍法中的任意一种。
7.根据权利要求1所述的一种耐高温烧结Pt基三效催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1）中Pt前驱体以及结构助剂的可溶性盐分散在两种载体材料表面，包括分散在独立的两种载体材料的表面或分散在两种载体材料混合后的表面。
8.根据权利要求1所述的一种耐高温烧结Pt基三效催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1）中Pt固定还包括干燥或干燥后500℃焙烧。
CN202311679744.6A 2023-12-08 2023-12-08 一种耐高温烧结Pt基三效催化剂及其制备方法 Active CN117414821B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311679744.6A CN117414821B (zh) 2023-12-08 2023-12-08 一种耐高温烧结Pt基三效催化剂及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311679744.6A CN117414821B (zh) 2023-12-08 2023-12-08 一种耐高温烧结Pt基三效催化剂及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN117414821A CN117414821A (zh) 2024-01-19
CN117414821B true CN117414821B (zh) 2024-03-15

Family

ID=89530514

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311679744.6A Active CN117414821B (zh) 2023-12-08 2023-12-08 一种耐高温烧结Pt基三效催化剂及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117414821B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118002149B (zh) * 2024-04-08 2024-07-26 中自科技股份有限公司 一种天然气水蒸气重整催化剂及反应器

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1872409A (zh) * 2005-05-31 2006-12-06 中国石油化工股份有限公司 一种汽车尾气净化催化剂及其制备方法
CN101161337A (zh) * 2006-10-13 2008-04-16 比亚迪股份有限公司 一种三元催化剂及其制备方法
CN101293203A (zh) * 2007-04-27 2008-10-29 马自达汽车株式会社 发动机尾气净化用催化剂及其制备方法
CN103028429A (zh) * 2011-09-29 2013-04-10 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种三元催化剂及其制备方法
CN111974390A (zh) * 2020-08-21 2020-11-24 包头稀土研究院 柴油车尾气用催化剂及制备工艺和用途
CN112371118A (zh) * 2020-11-27 2021-02-19 中自环保科技股份有限公司 一种高效汽车尾气处理催化剂及其制备方法
CN113304745A (zh) * 2021-06-04 2021-08-27 中自环保科技股份有限公司 一种Pt-Pd-Rh三元催化剂及其制备方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BR112019008626A2 (pt) * 2016-10-31 2019-07-09 Johnson Matthey Plc composição de catalisador, artigo catalítico, sistema e método para tratamento de um gás de escape, motor, e, veículo.

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1872409A (zh) * 2005-05-31 2006-12-06 中国石油化工股份有限公司 一种汽车尾气净化催化剂及其制备方法
CN101161337A (zh) * 2006-10-13 2008-04-16 比亚迪股份有限公司 一种三元催化剂及其制备方法
CN101293203A (zh) * 2007-04-27 2008-10-29 马自达汽车株式会社 发动机尾气净化用催化剂及其制备方法
CN103028429A (zh) * 2011-09-29 2013-04-10 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种三元催化剂及其制备方法
CN111974390A (zh) * 2020-08-21 2020-11-24 包头稀土研究院 柴油车尾气用催化剂及制备工艺和用途
CN112371118A (zh) * 2020-11-27 2021-02-19 中自环保科技股份有限公司 一种高效汽车尾气处理催化剂及其制备方法
CN113304745A (zh) * 2021-06-04 2021-08-27 中自环保科技股份有限公司 一种Pt-Pd-Rh三元催化剂及其制备方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Sn掺杂Cu/CeZrO2/γ-Al2O3汽车尾气催化剂的制备及抗硫性能研究";宋天远;《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅰ辑》;20230215(第2期);第27页倒数第1段-第28页第1段 *
"满足欧Ⅲ排放标准的汽油车中偶催化剂";王永军等;《催化学报》;20070228;第28卷(第2期);第97页第2段，第98页第1段 *
何杰等.《工业催化》.中国矿业大学出版社,2014,第178页. *

Also Published As

Publication number Publication date
CN117414821A (zh) 2024-01-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4678770A (en) Three-way catalyst for lean exhaust systems
CN113304745B (zh) 一种Pt-Pd-Rh三元催化剂及其制备方法
EP1712278B1 (en) Combustion catalyst for treating diesel exhaust gas and method for treating diesel exhaust gas
CN101663093B (zh) 高耐热性催化剂及其制造方法
EP1955765A1 (en) Catalyst for exhaust-gas purification and process for producing the same
WO1998045037A1 (en) Three-way catalyst composition comprising different types of supporting materials
EP0171151A1 (en) Three-way catalyst for lean exhaust systems
JP7187654B2 (ja) 排ガス用浄化触媒組成物、及び自動車用排ガス浄化触媒
CN113600188B (zh) 一种汽油车尾气净化催化剂及其制备方法
CN117414821B (zh) 一种耐高温烧结Pt基三效催化剂及其制备方法
CN103041873A (zh) 一种催化燃烧催化剂及其制备方法
CN101209417B (zh) 含有贵金属氧化物和稀土金属氧化物的复合物及催化剂
CN109590014A (zh) 一种整体式柴油车尾气氧化催化剂及其制备方法
JP2024501748A (ja) 貴金属が単独原子状態で担持された三元触媒、その調製方法及び使用
CN114471555A (zh) 一种低温高效双金属协同催化净化VOCs催化剂及制备方法
CN112058261B (zh) 一种整体式柴油尾气氧化催化剂、制备方法和应用
CN114870865A (zh) 一种用于CO还原NO的负载型Pd基双金属纳米催化剂
CN114870860A (zh) 一种天然气车尾气净化催化剂及其制备方法
CN119076015A (zh) 一种一氧化碳催化剂及其制备方法
EP1742733A1 (en) Exhaust gas purifying catalyst and production process thereof
CN113908853A (zh) 一种高分散原位还原贵金属基柴油车氧化型催化剂
CN109675557B (zh) 具有高热稳定性的贵金属催化剂及其制备方法
JP4830293B2 (ja) 複合酸化物とその製造方法及び排ガス浄化用触媒
CN112808270A (zh) 高耐久性Pt基整体式汽油车三效催化剂及制备方法和应用
CN112844381B (zh) 镁铝尖晶石改性的Pt基汽车尾气催化剂及制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CP03 Change of name, title or address
CP03 Change of name, title or address

Address after: 611731 No. 88, Gu Nan Street, hi tech Zone, Chengdu City, Sichuan Province

Patentee after: Zhongzi Technology Co.,Ltd.

Country or region after: China

Address before: 611731 No. 88, Gu Nan Street, hi tech Zone, Chengdu City, Sichuan Province

Patentee before: Sinocat Environmental Technology Co.,Ltd.

Country or region before: China

点击 这是indexloc提供的php浏览器服务，不要输入任何密码和下载