[发明专利]一种汽车尾气高效处理催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种汽车尾气高效处理催化剂，包括以下重量分数的组分：97‑99wt%铈的氧化物和1‑3wt%贵金属纳米颗粒。使用沉淀法，以氢氧化钠作为沉淀剂，没有添加额外的表面包覆剂，合成得到均匀的氧化铈单晶纳米棒，合成的氧化铈纳米棒尺寸均匀，胶体颗粒表面不存在包覆剂，暴露更多的负载位点，使得催化剂低温活性好，催化性能更加优越。

技术领域

本发明涉及汽车尾气处理技术领域，具体涉及一种汽车尾气高效处理催化剂及其制备方法。

背景技术

随着目前机车制造业的蓬勃发展，汽车的使用量急速上升，导致汽车尾气处理的问题已经成为了城市中亟待解决的问题。汽车尾气的主要排放气体有一氧化碳（CO），氮氧化合物（NO_X）以及碳氢化合物（C_XH_Y）等。如何高效而低成本的处理好汽车尾气已经成为目前研究以及生产的重要课题。

汽车尾气净化装置也被称为三元催化装置，主要包括陶瓷基底以及负载在上面的有效催化成分。实际的三元催化装置主要由两部分组成，第一部分负责对产生的尾气进行还原催化反应；第二部分主要是对第一部分产生的气体以及尾气中还未被催化的气体进行氧化处理。在氧化催化中，负责对CO进行氧化的催化剂至关重要。氧化铈（CeO₂）材料，其性能稳定，价格低廉，由于其中铈元素具有灵活的三价和四价转化，是非常好的氧化型催化剂载体。而钯（Pd），金（Au），铑（Rh）等贵金属，作为常用的催化剂，在负载到载体上之后，能够与基底产生较高的协同作用，因此即使很少的用量就能够高效的促进CO进行氧化催化。

随着纳米合成技术的成熟，将催化装置中的催化载体与贵金属置换成为纳米材料，成为了目前研究汽车尾气催化剂合成的趋势。纳米级别的催化剂，极高的比表面积以及随之带来的更高的活性位点，都能够显著的减少催化剂的用量，有效的提高催化剂的活性与使用寿命。然而，纳米级别的催化剂也有其弊端。因为汽车尾气的起始温度较高，容易引起负载的贵金属的聚集，这就要求在制备的过程中，贵金属催化剂尽可能以高分散的形式负载在基底上，并与氧化物基底形成强作用，从而达到较高的稳定性。

中国专利公开号CN105903467A公开了单钯汽车尾气催化剂的制备方法，将氧化铈、氧化锆和镧粉混合后通过浸渍法将贵金属钯还原到前期制备的混合氧化物载体上，通过干燥、焙烧、冷却等程序步骤，得到初级产品。然后通过球磨的方式将催化剂降低到纳米级别，以增大其比表面积和催化活性位点的数量。但是该方法催化剂制备成本高，提高了整个催化装置的成本，不适合市场应用。

中国专利公开号CN105435834A公开了一种汽车尾气净化催化剂及其制备方法。氧化铝和分子筛作为第一涂层，而贵金属作为第二涂层，构成了双涂层的催化剂。通过第一层低成本涂层的强烈的吸附作用，可以吸附大量的甲烷，进而促使少量甲烷与第二层活性物质的反应，达到快速起燃的效果；第二层贵金属涂层的浓度较高，以便于尾气低温起燃。该技术能够解决大部分甲烷，但对于其他尾气成分作用不大，尤其是对CO氧化催化的效果甚微。

发明内容

为弥补现有技术的不足，本发明提供一种制备过程简单、成本低廉的汽车尾气高效处理催化剂及其制备方法，对汽车尾气中的CO具有良好的催化氧化性能，在高温下稳定，使用寿命长。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种汽车尾气高效处理催化剂，其特殊之处在于：包括以下重量分数的组分：97-99wt%铈的氧化物和1-3wt%贵金属纳米颗粒。

本发明的汽车尾气高效处理催化剂，所述铈的氧化物为氧化铈单晶纳米棒。

作为优选方案，所述贵金属纳米颗粒为金纳米颗粒或钯纳米颗粒，贵金属纳米颗粒直径为4-6nm。

本发明的一种汽车尾气高效处理催化剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）将铈的可溶性盐溶于去离子水中，搅拌得金属盐溶液；