[发明专利]整体式Pd掺杂稀土钙钛矿催化剂制法及其产品和应用

说明书

技术领域

本发明涉及整体式催化剂的制备技术，具体是指一种Pd掺杂稀土钙钛矿整体式催化剂及其制备方法和应用，应用于汽车尾气处理领域。

背景技术

Pd均匀分散在钙钛矿结构中得到了一类新的Pd-钙钛矿体系，该类催化剂体系有一相当有趣的特点。传统贵金属催化剂通常是通过沉积或涂覆在辅助材料如γ-Al₂O₃表面，容易因为高温作用发生聚集粗化，从而表面积降低，失去活性。而Pd合金化（掺杂）的钙钛矿则可以在固溶体的固溶-分离循环中实现自我再生, 无需其它辅助处理措施。当钙钛矿催化剂处于还原和氧化环境的波动过程中时, Pd可以进入钙钛矿晶格形成离子键合, 或者反向从中出来在表面形成金属态的微粒，从而负载表面的Pd粒径可保持纳米级别。这种自我再生功能为未来汽车催化剂发展提供了一个新的和非常有价值的选择。

钯-稀土钙钛矿基汽车尾气催化剂，在保证催化效率的同时，削减了贵金属的用量，据估算, 若这一技术得以推广, 全球每年可以节约100吨的钯, 显示出巨大的应用潜力。此外和γ-Al₂O₃负载钯的传统催化剂相比，该类催化剂具有更好的稳定性和抗中毒性能。出于钯-稀土钙钛矿体系的特点，其在使用时可随着尾气气氛（贫氧、富氧）的变动而发生自我再生，因此避免了传统催化剂的清洗和再生问题，具有更长的寿命和更低的失活风险，也因此更容易被市场接受。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种Pd掺杂稀土钙钛矿整体式催化剂制备方法，通过反复浸泡热烧结在堇青石上获得均匀的涂层。

本发明的再一目的是提供上述制备方法获得的一种Pd掺杂稀土钙钛矿整体式催化剂产品。

本发明的又一目的是提供上述制备方法获得的产品的应用。

本发明目的通过下述方案实现：一种整体式Pd掺杂稀土钙钛矿催化剂的制备方法，将Pd掺杂的稀土钙钛矿用柠檬酸络合后溶于去离子水中，常温搅拌均匀作为喷料用双喷头喷向堇青石蜂窝陶瓷载体的孔隙，反复喷淋后热处理，获得具有Pd掺杂稀土钙钛矿涂层的整体式催化剂，然后，通过化学处理来增加催化剂表面活性。

在上述方案基础上，具体包括如下步骤：

（1）称取柠檬酸溶于500ml的去离子水中搅拌分散，然后倒入浓度为0.2~1.0mol/l的Pd掺杂稀土钙钛矿，继续搅拌形成络合物，作为喷淋液待用，用双喷头喷向堇青石蜂窝陶瓷载体的孔隙，反复喷淋20分钟后在马弗炉中烧结200~400^oC焙烧2~6小时，获得具有Pd掺杂稀土钙钛矿涂层的整体式催化剂；

（2）将步骤（1）制备的具有Pd掺杂稀土钙钛矿涂层的整体式催化剂进行化学处理：浸泡于pH=8~9.5的化学溶液中，浸泡时间为5~10小时，浸泡后清水反复清洗，放入60~100^oC烘箱干燥24小时，获得表面化学处理整体式Pd掺杂稀土钙钛矿催化剂。

在上述方案基础上，所述的化学处理是用氢氧化钠、氨水、碳酸钠、碳酸氢钠溶液中的一种或其组合进行处理。

步骤（1）中，所述的柠檬酸用量为0.5mol/l。

步骤（1）中，堇青石的尺寸为 10*10*10cm。

本发明提供一种根据上述制备方法得到的整体式Pd掺杂稀土钙钛矿催化剂产品。

本发明提供一种整体式Pd掺杂稀土钙钛矿催化剂在汽车尾气处理的应用。

本发明的优越性在于：催化剂原料制备工艺简单，便于工程化应用，具有很好的应用前景。

具体实施方式

实施例1

称取柠檬酸0.25mol溶解于500ml 去离子水中，在常温搅拌，溶解均匀后，然后称取0.1mol的Pd掺杂稀土钙钛矿倒入上述溶液，继续搅拌形成络合物，用双喷头喷向10*10*10cm堇青石蜂窝陶瓷载体孔隙20min，200℃焙烧6小时，获得具有Pd掺杂稀土钙钛矿涂层的整体式催化剂。将上述整体式催化剂化学处理，配制PH=8的氨水溶液，浸泡 2h 后，放入 100℃烘箱干燥 24h 后，增强了Pd掺杂稀土钙钛矿整体催化剂的催化活性，使Pd掺杂稀土钙钛矿整体催化剂的催化转换率提高到95%。

实施例2