專利名稱：高分散Pd/Ce-Zr/Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>密偶催化劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高分散Pd/Ce-Zr/Al203密偶催化劑的制備方法，屬于密偶催化劑技術(shù)。
背景技術(shù)：
近年來，用于凈化汽車尾氣污染物HC， CO和氮氧化物(NOx)的催化劑研究十分活 躍。隨著環(huán)境排放法規(guī)的日益嚴(yán)格，解決發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)期間的碳?xì)浠衔锱欧艠O為重要。 為了達(dá)到排放目標(biāo)，Pd由于具有優(yōu)異的低溫起燃性能被用作密偶催化劑的活性組分，耐 熱無機(jī)氧化物八1203作為分散活性組分的載體，與作為助劑和穩(wěn)定劑的稀土和過渡元素氧 化物(Ce02， Zr02)等一起構(gòu)成催化劑。但是傳統(tǒng)浸漬方法制得的催化劑活性組分分散度 不高，催化劑的活性相對(duì)較低，對(duì)垸烴(如C3H8)完全氧化溫度較高。因此，改善催化 劑的制備方法，以此提高催化劑的氧化性能是十分必要的。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種高分散度Pd/Ce-Zr/Al203密偶催化劑的制備方法，該方法過程 簡(jiǎn)單，所制得的Pd/Ce-Zr/Al203催化劑活性組分Pd分散度較高。
本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案加以實(shí)現(xiàn)的， 一種高分散度Pd/Ce-Zr/Al203密偶催化劑的 制備方法，其特征包括以下過程
1、 將硝酸鈰(Ce(N03)3'6H20)、硝酸鋯(Zr(N03)4'5H20)按Ce/Zr摩爾比為6:3 12 置于燒杯中，并加入去離子水進(jìn)行攪拌溶解，制得Ce濃度為0.095mol/L-0.172mol/L， Zr 濃度為0.086mol/L-0.191mol/L的助劑前驅(qū)體溶液；將硝酸鈀(Pd(N03)2'2H20)置于容量 瓶中，加入去離子水，配制成Pd質(zhì)量濃度為1.80g/L的活性組分前驅(qū)體溶液。
2、 以40目 60目的Al2Cb載體，按AW)3質(zhì)量與氧化鈰和氧化鋯助劑氧化物質(zhì)量比 為3.975:1，將八1203顆粒浸漬于助劑前驅(qū)體溶液中在超聲輔助下攪拌均勻。
3、 將歩驟2所得載體顆粒于溫度8(TC恒溫干燥12h，然后以升溫速率8'C/min升至 90(TC，恒溫焙燒2h，冷卻后，以負(fù)載有助劑氧化物的載體與氧化鈀質(zhì)量比為160:1的比 例再將焙燒后的載體置于活性組分的前驅(qū)體溶液中進(jìn)行超聲輔助浸漬。
4、 將步驟3得到的產(chǎn)物再于80'C恒溫干燥12h，以升溫速率8°C/min升至900°C ，恒 溫焙燒2h冷卻后，得到Pd/Ce-Zr/Al203密偶催化劑。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在催化劑制備過程中引入超聲輔助浸漬
技術(shù)，將活性組分或助劑前驅(qū)體在浸漬過程中均勻分散在載體Al203表面，避免了傳統(tǒng)浸
漬法制備催化劑時(shí)活性組分或助劑前驅(qū)體在浸漬過程中產(chǎn)生的富集現(xiàn)象，因此在高溫焙燒老化時(shí)，不易發(fā)生燒結(jié)團(tuán)聚，從而使催化活性和熱穩(wěn)定性較傳統(tǒng)浸漬法制得的催化劑都得 到較大幅度提高，能更好地滿足汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)期間的排放要求。
說明書具體實(shí)施部分對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容有更具體的描述，通過閱讀說明書該部分可以更 詳實(shí)地了解本發(fā)明的其他特點(diǎn)、細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
將lg硝酸鈀(Pd(N03)2'2H20)置于200mL容量瓶中，加入去離子水，配制成Pd濃 度為1.80g/mL的活性組分前驅(qū)體溶液(溶液A)。稱量U15g Ce(N03)3'6H20和(X551g Zr(N03)(5H20置于燒杯中，加入15mL去離子水，攪拌溶解，形成助劑的前驅(qū)體溶液(溶 液B)。稱取2.385g載體Al203顆粒(40 60目)置于溶液B中，用功率為100W,頻率 為40KHz的超聲攪拌浸漬10分鐘，待上層溶液澄清后，繼續(xù)用玻璃棒攪拌并超聲10分 鐘，如此反復(fù)2次。將產(chǎn)物于溫度8(TC干燥12h，然后以8'C/min的升溫速率升至90(TC， 恒溫焙燒2h，冷卻后，得到載體。量取8.33mL溶液A，置于燒杯中，將上述負(fù)載有氧化 鈰和氧化鋯的載體加入該溶液中，用功率為IOOW，頻率為40KHz的超聲攪拌浸漬10分 鐘，待上層溶液澄清后，繼續(xù)用玻璃棒攪拌并超聲IO分鐘，如此反復(fù)2次。將燒杯于溫 度8(TC干燥12h，然后再以8'C/min的升溫速率升至900"C焙燒2小時(shí)，冷卻后，制得催 化劑。
制得的催化劑比表面積96 m2/g。在0.3。/。C3H8， 3% 02 (體積比)，N2為平衡氣，空 速為30000h—1的條件下，對(duì)C3Hs的起燃溫度(Tso)為385°C，相比未超聲的提甜了 50°C; 完全轉(zhuǎn)化溫度(T咖)為4卯。C，相比未超聲的提前了 30°C。 實(shí)施例2
稱量1.025g Ce(N03)3'6H20和0.675g Zr(N03)4-5H20置于燒杯中，加入15mL去離子 水，攪拌溶解，形成助劑的前驅(qū)體溶液(溶液B)。稱取2.385g載體Ab03顆粒(40 60 目)置于溶液B中，用功率為100W，頻率為40KHz的超聲攪拌浸漬10分鐘，待上層溶 液澄清后，繼續(xù)用玻璃棒攪拌并超聲10分鐘，如此反復(fù)2次。將產(chǎn)物在溫度8(TC干燥12h， 然后以8'C/min的升溫速率升至卯0'C，恒溫焙燒2h，冷卻后，得到載體。量取實(shí)施例1 中配置的溶液A8.33mL，置于燒杯中，將上述負(fù)載有氧化鈰和氧化鋯的載體加入該溶液 中，用玻璃棒攪拌并用超聲輔助浸漬10分鐘，待上層溶液澄清后，用功率為IOOW，頻率 為40KHz的超聲攪拌浸漬10分鐘，如此反復(fù)2次。將燒杯于溫度80'C干燥12h，然后再 以8。C/min的升溫速率升至90(TC焙燒2小時(shí)，冷卻后，制得催化劑。
制得的催化劑比表面積97 m2/g。在0.3。/。C3Hs， 3% 02 (體積比)，N2為平衡氣，空 速為30000h"的條件下，對(duì)C3Hs的起燃溫度(T5Q)為375。C，相比未超聲的提前了 75。C;完全轉(zhuǎn)化溫度(T,oo)為480"C，相比未超聲的提甜了 25°C。 實(shí)施例3
稱量0.882g Ce(N03)3'6H20和0.872g Zr(N03)4'5H20置于燒杯中，加入15mL去離子 水，攪拌溶解，形成助劑的前驅(qū)體溶液(溶液B)。稱取2.385g載體Al203顆粒(40 60 目)置于溶液B中，用玻璃棒攪拌超聲輔助浸漬IO分鐘，待上層溶液澄清后，用功率為 100W，頻率為40KHz的超聲攪拌浸潰10分鐘，如此反復(fù)2次。將產(chǎn)物在溫度8(TC干燥 12h，然后以8°C/min的升溫速率升至900°C,恒溫焙燒2h，冷卻后，得到載體。量取實(shí) 施例1中配置的溶液A8.33mL，置于燒杯中，將上述負(fù)載有氧化鈰和氧化鋯的載體加入 該溶液中，用功率為100W，頻率為40KHz的超聲攪拌浸漬IO分鐘，待上層溶液澄清后， 繼續(xù)用玻璃棒攪拌并超聲10分鐘，如此反復(fù)2次。將燒杯于溫度80'C干燥12h，然后再 以8'C/min的升溫速率升至90(TC焙燒2小時(shí)，冷卻后，制得催化劑。
制得的催化劑比表面積99 m2/g。在0.3%(:3118， 3% 02 (體積比)，N2為平衡氣，空 速為30000h"的條件下，對(duì)C3H8的起燃溫度(T5Q)為38(TC，相比未超聲的提前了 45°C; 完全轉(zhuǎn)化溫度(T咖)為475'C，相比未超聲的提前了 30°C。 實(shí)施例4
稱量0.730g Ce(N03)3'6H20和1.083g Zr(N03)4'5H20置于燒杯中，加入15mL去離子 水，攪拌溶解，形成助劑的前驅(qū)體溶液(溶液B)。稱取2.385g載體Al203顆粒(40 60 目)置于溶液B中，用玻璃棒攪拌超聲輔助浸漬IO分鐘，待上層溶液澄清后，用功率為 IOOW，頻率為40KHz的超聲攪拌浸漬10分鐘，如此反復(fù)2次。將產(chǎn)物在溫度8(TC干燥 12h，然后以8tVmin的升溫速率升至900°C，恒溫焙燒2h，冷卻后，得到載體。量取實(shí) 施例1中配置的溶液A8.33mL，置于燒杯中，將上述負(fù)載有氧化鈰和氧化鋯的載體加入 該溶液中，用功率為100W，頻率為40KHz的超聲攪拌浸潰10分鐘，待上層溶液澄清后， 繼續(xù)用玻璃棒攪拌并超聲IO分鐘，如此反復(fù)2次。將燒杯于溫度8(TC干燥12h，然后再 以8'C/min的升溫速率升至90(TC焙燒2小時(shí)，冷卻后，制得催化劑。
制得的催化劑比表面積103m2/g。在0.3%03118， 3% 02 (體積比)，N2為平衡氣，空 速為30000h—1的條件下，對(duì)C3Hs的起燃溫度(T5o)為380°C，相比未超聲的提前了 35°C; 完全轉(zhuǎn)化溫度(T,)為480'C，相比未超聲的提甜了25。C。 實(shí)施例5
稱量0.622g Ce(N03)3'6H20和1.231g Zr(N03>r5H20置于燒杯中，加入15mL去離子 水，攪拌溶解，形成助劑的前驅(qū)體溶液(溶液B)。稱取2.385g載體八1203顆粒(40 60 目)置于溶液B中，用功率為100W，頻率為40KHz的超聲攪拌浸漬IO分鐘，待上層溶 液澄清后，繼續(xù)用玻璃棒攪拌并超聲10分鐘，如此反復(fù)2次。將產(chǎn)物在溫度8(TC干燥12h, 然后以8'C/min的升溫速率升至卯0。C，恒溫焙燒2h，冷卻后，得到載體。量取實(shí)施例1中配置的溶液A8.33mL，置于燒杯中，將上述負(fù)載有氧化鈰和氧化鋯的載體加入該溶液 中，用功率為100W，頻率為40KHz的超聲攪拌浸漬IO分鐘，待上層溶液澄清后，繼續(xù) 用玻璃棒攪拌并超聲10分鐘，如此反復(fù)2次。將燒杯于溫度8(TC干燥12h,然后再以8X:/min 的升溫速率升至90(TC焙燒2小時(shí)，制得催化劑。
制得的催化劑比表面積95m"g。在0.3。/。C3Hs， 3% 02 (體積比)，N2為平衡氣，空 速為30000h—1的條件下，對(duì)C3Hs的起燃溫度(T5q)為370。c，相比未超聲的提前了 60°c; 完全轉(zhuǎn)化溫度(Tk)。)為465。C，相比未超聲的提前了 35°C。
權(quán)利要求
1. 一種高分散度Pd/Ce-Zr/Al2O3密偶催化劑的制備方法，其特征包括以下過程1)將硝酸鈰、硝酸鋯按Ce/Zr摩爾比為6:3～12置于燒杯中，并加入去離子水進(jìn)行攪拌溶解，制得Ce濃度為0.095mol/L-0.172mol/L，Zr濃度為0.086mol/L-0.191mol/L的助劑前驅(qū)體溶液；將硝酸鈀置于容量瓶中，加入去離子水，配制成Pd質(zhì)量濃度為1.80g/L的活性組分前驅(qū)體溶液；2)以40目～60目的Al2O3載體，按Al2O3質(zhì)量與氧化鈰和氧化鋯助劑氧化物質(zhì)量比為3.975:1，將Al2O3顆粒浸漬于助劑前驅(qū)體溶液中在超聲輔助下攪拌均勻；3)將步驟2)所得載體顆粒于溫度80℃恒溫干燥12h，然后以升溫速率8℃/min升至溫度900℃，恒溫焙燒2h，冷卻后，以負(fù)載有助劑氧化物的載體與氧化鈀質(zhì)量比為160:1的比例再將焙燒后的載體置于活性組分的前驅(qū)體溶液中進(jìn)行超聲輔助浸漬；4)將步驟3)得到的產(chǎn)物再于溫度80℃恒溫干燥12h，以升溫速率8℃/min升至溫度900℃，恒溫焙燒2h，冷卻后，得到Pd/Ce-Zr/Al2O3密偶催化劑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高分散度密偶催化劑Pd/Ce-Zr/Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>的制備方法。該方法包括以下過程將Ce和Zr的硝酸鹽按摩爾比配料溶解于去離子水中配制成助劑前驅(qū)體溶液，將Pd的硝酸鹽溶于去離子水中配制成活性組分前驅(qū)體溶液，將Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>顆粒浸于助劑前驅(qū)體溶液中，干燥焙燒，所得載體顆粒再浸于活性組分前驅(qū)體溶液，干燥焙燒后，制得高分散的Pd/Ce-Zr/Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>催化劑。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于在催化劑制備過程中采用超聲分散，將活性組分或助劑前驅(qū)體在浸漬過程中均勻分散在Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>表面，提高了催化劑的活性和熱穩(wěn)定性，更好地滿足汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)期間的排放要求。
文檔編號(hào)B01D53/94GK101411977SQ200810153260
公開日2009年4月22日 申請(qǐng)日期2008年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月24日
發(fā)明者明 孟, 查宇清, 剛 王 申請(qǐng)人:天津大學(xué)