[发明专利]一种介孔结构铈锆铝镧基储氧材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及储氧材料技术领域，尤其涉及一种用于高标准汽车尾气净化的介孔结构铈锆铝镧基储氧材料的制备方法。

背景技术

汽车工业的快速发展所带来的尾气排放已成为城市最主要的污染源之一，为此，国家不断提高汽车尾气排放等级标准。2013年，我国已全面执行国四尾气排放标准，北京已执行国五尾气排放标准。采用电控燃油喷射(EFI)控制空燃比(A/F),并加装三效催化转化器(TWC)，将尾气中的CO、碳氢化合物氧化成CO₂和H₂O，将NO_x还原为N₂，可有效降低汽车尾气中污染气体的排放；而使用净化催化剂是汽车尾气彻底净化最有效的手段。

目前，汽车尾气催化剂主要是由起催化作用的Pt、Rh、Pd等贵金属活性组分、助剂储氧材料和用于支撑活性组分的载体γ-Al₂O₃组成。储氧材料对贵金属的分散和稳定起着关键的作用，可以改善贵金属的高温热稳定性和储氧能力、扩大其空燃比操作窗口、稳定γ-Al₂O₃载体的比表面积、阻止γ-Al₂O₃因烧结而造成的相转变和提高载体γ-Al₂O₃的高温热稳定性。某种程度上说，催化剂储放氧性能的优劣决定着三效催化剂的性能。随着尾气净化标准的升级，对催化剂的性能提出了更高的要求并势必需要增加贵金属含量。为此，研制高性能储氧材料以提高催化剂性能、尽可能减少贵金属用量已成为研究热点，高性能储氧材料的制备是催化剂源头核心制备技术。

氧化铈在储氧材料中已得到广泛的研究和应用，其发展经历了三个阶段：第一阶段为CeO₂的应用，但CeO₂的热稳定性差，低温储氧能力弱，高于800℃晶粒迅速长大，比表面积大幅下降，导致储放氧性能迅速降低；第二阶段为二元铈基氧化物的应用，将锆离子引入CeO₂晶格形成了缺陷萤石型固溶体，克服了CeO₂高温热稳定性差、低温氧的迁移扩散能力弱等缺点，显著提高了热稳定性和储氧性能，但Ce-Zr储氧材料仍不能满足不断升级的排放标准需要；第三阶段为三元铈基氧化物的应用，即采用贵金属、过渡金属、碱土金属、稀土金属及Al₂O₃等对铈锆固溶体改性掺杂，进一步增强储氧材料的抗高温老化性，提高其储氧量。

具有高比表面积、大的孔容、合适的孔径分布、良好的抗高温老化性能、储放氧性能和优异的低温还原性能等综合性能优异的储氧材料是新三效催化储氧材料所必备的条件。

目前，在催化剂涂层中，铈锆固溶体分散在载体γ-Al₂O₃中，实际上，二者相互作用，铈锆固溶体稳定γ-Al₂O₃载体的比表面积、阻止γ-Al₂O₃因烧结而造成的相转变、提高载体γ-Al₂O₃的高温热稳定性；而氧化铝则抑制高温下铈锆固溶体的烧结和晶粒长大。有研究以铈锆材料改性Al₂O₃，显示出储氧材料和Al₂O₃的共同特点，铈锆-氧化铝复合氧化物被称为第三代储氧材料。用铈锆基材料与氧化铝相互改性，制备铈锆铝基复合材料，提高储氧材料的高温抗老化能力成为新的研究热点。