一种耐高温烧结Pt基三效催化剂及其制备方法与流程

本发明涉及汽油车催化剂，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：

1、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）。

2、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。

3、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。

4、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。

5、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。

6、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。

技术实现思路

1、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。

2、本发明通过下述技术方案实现：

3、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%。

4、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%；

5、所述储氧材料中ceo2含量为10wt%～60wt%，zro2含量优选为90～40wt%。

6、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%。

7、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：

8、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；

9、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；

10、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；

11、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。

12、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。

13、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。

14、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。

15、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。

16、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。

17、本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

18、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；

19、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。

技术特征：

1.一种耐高温烧结pt基三效催化剂，其特征在于，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；

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，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%；

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，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1-3任一项所述的耐高温烧结pt基三效催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4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。

6.根据权利要求4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。

7.根据权利要求4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。

8.根据权利要求4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。

9.根据权利要求4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。

技术总结
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。

技术研发人员：赖荣辉,杨怡,李大成,彭婷婷,谢兴宇,刘志敏,王云,李云,陈启章
受保护的技术使用者：中自环保科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25