[发明专利]车用催化剂高储氧量Al2O3-CeO2-ZrO2-TiO2涂层材料及其制备方法

说明书

本发明涉及车用催化剂高储氧量Al₂O₃‑CeO₂‑ZrO₂‑TiO₂涂层材料及其制备方法，该储氧材料由Al₂O₃、CeO₂、ZrO₂和TiO₂按照一定比例，通过溶胶‑凝胶法合成，具有高的比表面积(约180m²/g)和储氧容量(约800μmol/g)。同时，本发明涉及的AlCeZrTiOx涂层材料，经1000℃的高温焙烧4h，其比表面积仍高于80m²/g，储氧量高于480μmol/g，可用于机动车尾气净化催化剂中。此外，本发明还提供了该储氧材料的制备方法，所述制备方法脱离了贵金属、大分子分散剂的使用，大大降低其生产成本，具有控制过程简单，生产设备简易、环境友好等优点。

技术领域

本发明涉及车用催化剂高储氧量Al₂O₃-CeO₂-ZrO₂-TiO₂(缩写为AlCeZrTiOx)涂层材料及其制备方法，属于储氧材料技术领域。

背景技术

随着汽车工业的迅速发展，机动车尾气成为城市中最主要的大气污染源，其中污染物又以一氧化碳、碳氢化合物及氮氧化合物为主。在汽车尾气排放的过程中，由于汽车频繁的进行启动、加速、刹车等操作，导致尾气成分复杂多变，从而使得贫燃、富燃氛围随机出现，增加了汽车尾气净化的难度。储氧材料因其能储/释氧，能够调节尾气中的氧化剂和还原剂的比例，在贫燃条件下可以存储氧而在富燃条件下提供氧，使得一氧化碳、碳氢化合物及氮氧化合物同时具有较高的转化率。因此，储氧材料储氧性能的好坏直接影响尾气的转化效率。目前，CeO₂和含Ce材料由于其独特的储氧性能，被广泛用于汽车尾气催化剂，但纯CeO₂的热稳定性不高且储放氧主要依赖表面进行，在高温条件下使用后比表面积大幅下降，使得其储氧性能大大降低，最终导致催化剂失效。因此研究工作者们的研究聚集在新型的铈锆储氧材料及其热稳定性，公开的Ce基储氧材料主要有如下：

公开号为CN101484240A的中国专利公开的“储氧材料”，以稀土元素、过渡元素、碱土金属及贵金属为原料，通过稀土元素、碱土金属及锆的复合物与贵金属形成固溶体来提高材料的储氧性能。公开号为CN105792930A的中国专利公开的“储氧材料”，采用Cu、Ag、Au、Pt、Pd、Rh、Ru、Ir和与它们混合的活性金属，还包含二元、三元或者更高元的混合氧化物，通过调整其混合比例，制备出具有较高储氧量的多元材料。以上两种储氧材料均通过贵金属来提高材料的储氧量，成本较高，用户难以接受。公开号为CN103127925A的中国专利公开的“铈锆基固溶体稀土储氧材料及其制备方法”，首先通过铈锆氧化物制备其硝酸盐，再调节酸碱度使铈锆共沉淀，经干燥后焙烧得到颗粒较小、比表面积较大、高温抗老化性能较强的铈锆储氧材料。该储氧材料新鲜氧的比表面高达120.18m²/g，但经1000℃热处理4小时后，比表面急剧降低至35.86m²/g，限制其在车用催化剂上的使用。公开号为CN104001492A的中国专利公开的“铈锆基储氧材料的制备工艺”，以稀土碳酸盐为原料，通过溶料、调配、沉淀、保温处理、洗涤、灼烧和粉碎的工艺过程，制备出铈锆基储氧材料。该工艺以碳酸盐为原料，虽然能够制得孔结构较好的铈锆基储氧材料，但是碳酸盐较稳定，甚至在高达1000℃时也不能完全分解，从而使得铈锆基储氧材料的杂质含量较高且制备工艺较复杂。

上述公开的储氧材料，其储氧量均较高，但有的生产成本高，有的热稳定较差，有的难以避免含有较高的杂质。但本发明涉及的车用催化剂高储氧量AlCeZrTiOx涂层材料及其制备方法的研究还未见报道。

发明内容