[发明专利]一种机动车尾气净化用复合氧化物催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于净化汽车尾气的复合型氧化物催化剂及制备方法，属于催化剂技术领域。

技术背景

随着机动车尾气净化排放法规要求的不断提高，排放控制策略也在不断更新。面对超低排放要求，激进的冷启动策略——催化剂在后处理系统中的位置更加靠近发动机排气出口以达到快速起燃——是当前采用的较普遍的方法，而这又带来了长期高温工作下的催化剂耐久难题。

现行的催化剂主要是负载型铂族贵金属催化剂（铂、钯、铑等），其中的贵金属含量较高，价格昂贵，且高温下热稳定差。为降低成本，有人提出可用稀土、碱土、过渡金属等元素制成钙钛矿型化合物来代替贵金属，实际应用发现很难达到与贵金属催化剂相当的性能。在此基础上，将钯、铑等贵金属部分取代钙钛矿的B位，可有效提高催化剂的活性，同时又能改善贵金属的热稳定性。但是，纯的钙钛矿型化合物的比表面积低、不易粘附金属或陶瓷基体，如何形成一定厚度、具有尾气组分较易扩散的三维孔道结构、能够牢固附着于金属或陶瓷蜂窝基体的涂层，也是一大难点。

发明内容

本发明的目的是针对传统的催化剂表现出的抗高温缺陷和钙钛矿型催化剂表现出的低比表面、难调制成均匀浆料、难附着于基体的缺陷，研究出一种抗高温、高比表面的复合型氧化物催化剂及制备方法。

该复合型氧化物催化剂的组成表述为：a%BaCe_1-xPd_xO₃/b%M-Al₂O₃&c%OSM，其中x=0.02~0.5； M=La、Ba、Ce、Zr、Ni、Co或Pr ；a+b+c=100，a=5~40, b=20~80, c=20~80。其制备方法具体步骤如下：

（1） 盐溶液的配制

以钡、铈、钯的可溶性无机盐为原料，根据BaCe_1-xPd_xO₃(x=0.02~0.5)的化学计量比及BaCe_1-xPd_xO₃占复合型氧化物催化剂质量的百分比5~40，计算出Ba、Ce、Pd金属元素的含量，得出相应的无机盐投料量，称量好的原料以适量的去离子水溶解于不锈钢或搪瓷搅拌罐内，调整金属盐离子总浓度【Mⁿ⁺】=0.05~0.5mol/,即为盐溶液；

（2）     络合剂的配制

称取计算所得的乙二胺四乙酸或柠檬酸，并将其溶于浓度为25~28 % 的氨水中配制成络合剂；乙二胺四乙酸或柠檬酸(CA)与BaCe_1-xPd_xO₃中金属离子总量的摩尔比控制位0.9~2:1；

（3）     BaCe_1-xPd_xO₃前驱体的制备

在20~80℃恒温水浴条件下，边搅拌，边将上述盐溶液滴加至上述络合剂中，用氨水保持反应溶液pH值8.0~11.0，待盐溶液滴加完毕，在20~80℃下继续搅拌2~4h,即成BaCe_1-xPd_xO₃前驱体；

（4）     混合粉体的配制

选取合适的改性氧化铝M-Al₂O₃和储氧材料OSM，按照设定的质量比例b：c（b=20~80，c=20~80）混合均匀即为混合粉体；用量筒或量杯盛取混合粉体，使其自然堆积，测得其松装堆体积为V₁。其中M-Al₂O₃要求900℃空气焙烧3h后：比表面>120m²/g，孔容>0.4cm³/g，平均孔径>100 ；OSM要求900℃空气焙烧3h后：比表面积>30m²/g，孔容>0.25m³/g，平均孔径>100，储氧量>280μmol/g，

（5）     a%BaCe_1-xPd_xO₃/ b%M-Al₂O₃& c%OSM的制备