[发明专利]纳米级铈锆固溶体复合氧化物、制备方法、采用其的催化剂及用途

说明书

本发明公开了一种纳米级铈锆固溶体复合氧化物、制备方法、采用其的催化剂及在当量燃烧天然气汽车尾气处理的用途。所述方法包括：1)采用铈盐和锆盐配制反应溶液，加入沉淀剂，水热反应；2)焙烧，得到纳米级铈锆固溶体复合氧化物。本发明的制备方法简单，易操作，得到的铈锆固溶体复合氧化物含有大量的表面氧空位并在表面富含高浓度三价铈，以其作为载体应用于催化剂有利于提升催化剂的催化性能。采用本发明的铈锆固溶体作为载体形成的Pd/Ce_xZr_1‑xO₂(0<x<1)催化剂可用于处理复杂组成的天然气汽车尾气或模拟烟气，在高水、高浓度CO₂条件下可实现CH₄的高效转化，当量燃烧时亦具有较高的NO和CO转化效率。

技术领域

本发明属于天然气汽车尾气处理技术领域，涉及一种纳米级铈锆固溶体复合氧化物、制备方法、采用其的催化剂及用途，尤其涉及一种纳米级铈锆固溶体复合氧化物、制备方法、采用其的催化剂及该催化剂在当量燃烧天然气汽车尾气处理的用途。

背景技术

2016年我国机动车保有量高达2.95亿辆，尾气排放已成为我国空气污染的重要来源，是造成光化学烟雾、灰霾的重要原因，直接威胁群众健康。据测算，未来五年我国将新增机动车1亿辆以上，新增车用汽柴油消耗1亿至1.5亿吨，我国正面临着非常严峻的能源和环境挑战。天然气是一种高效清洁能源，可替代汽柴油作为机动车燃料，缓解石油消耗和环境问题。

随着排放法规的日益严格，天然气汽车污染物排放也逐渐引起了人们的关注。由于天然气的主要成分是甲烷，天然气汽车排放的甲烷高于汽油车排放。甲烷(CH₄)是一种温室气体，全球变暖潜势是CO₂的20倍之多。此外，天然气汽车尾气中还存在一定量的CO、NO_x等污染气体。因此，有效控制天然气汽车尾气的排放(尤其是CH₄的排放)不容小视。

欧VI天然气汽车污染排放控制系统采用的技术路线有：“稀薄燃烧+氧化催化剂+选择性催化还原+氨氧化催化剂”和“当量燃烧+三效催化剂”。从成本及技术的可靠性考虑，天然气汽车污染排放控制系统主要采用“当量燃烧+三效催化剂”技术，三效催化剂(TWC)是技术核心。与汽油车不同，天然气汽车操作窗口偏富且较窄；同时CH₄分子中C-H键能高，是最稳定的HC而难于转化。为了有效转化CH₄，目前商用天然气汽车三效催化剂的贵金属含量是汽油车用三效催化剂贵金属含量的三倍，导致催化剂的成本大大增加。

因此，亟需开发一种低贵金属含量且高催化效率的天然气汽车用催化剂。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种纳米级铈锆固溶体复合氧化物、制备方法、采用其的催化剂及用途，尤其是一种纳米级铈锆固溶体复合氧化物、制备方法、采用其的催化剂及该催化剂在当量燃烧天然气汽车尾气处理的用途。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种纳米级铈锆固溶体复合氧化物的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(1)采用铈盐和锆盐配制反应溶液，然后加入沉淀剂，水热反应；

(2)对水热产物进行焙烧，得到纳米级铈锆固溶体复合氧化物。

本发明通过水热法和焙烧法并配合使用沉淀剂，制备得到了纳米级的铈锆固溶体复合氧化物，该制备方法简单，易操作，制备得到的铈锆固溶体复合氧化物不仅尺寸小，且含有大量的表面氧空位并在表面富含高浓度三价铈，以其作为载体应用于催化剂有利于提升催化剂的催化性能。

以下作为本发明优选的技术方案，但不作为对本发明提供的技术方案的限制，通过以下优选的技术方案，可以更好的达到和实现本发明的技术目的和有益效果。