CN101411977A - 高分散Pd/Ce-Zr/Al2O3密偶催化剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高分散度密偶催化剂Pd/Ce－Zr/Al2O3的制备方法。该方法包括以下过程：将Ce和Zr的硝酸盐按摩尔比配料溶解于去离子水中配制成助剂前驱体溶液，将Pd的硝酸盐溶于去离子水中配制成活性组分前驱体溶液，将Al2O3颗粒浸于助剂前驱体溶液中，干燥焙烧，所得载体颗粒再浸于活性组分前驱体溶液，干燥焙烧后，制得高分散的Pd/Ce－Zr/Al2O3催化剂。本发明的优点在于：在催化剂制备过程中采用超声分散，将活性组分或助剂前驱体在浸渍过程中均匀分散在Al2O3表面，提高了催化剂的活性和热稳定性，更好地满足汽车发动机冷启动期间的排放要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种高分散Pd/Ce-Zr/Al2O3密偶催化剂的制备方法，属于密偶催化剂技术。
背景技术
近年来，用于净化汽车尾气污染物HC，CO和氮氧化物(NOx)的催化剂研究十分活跃。随着环境排放法规的日益严格，解决发动机冷启动期间的碳氢化合物排放极为重要。为了达到排放目标，Pd由于具有优异的低温起燃性能被用作密偶催化剂的活性组分，耐热无机氧化物Al2O3作为分散活性组分的载体，与作为助剂和稳定剂的稀土和过渡元素氧化物(CeO2，ZrO2)等一起构成催化剂。但是传统浸渍方法制得的催化剂活性组分分散度不高，催化剂的活性相对较低，对烷烃(如C3H8)完全氧化温度较高。因此，改善催化剂的制备方法，以此提高催化剂的氧化性能是十分必要的。
发明内容
本发明目的是提供一种高分散度Pd/Ce-Zr/Al2O3密偶催化剂的制备方法，该方法过程简单，所制得的Pd/Ce-Zr/Al2O3催化剂活性组分Pd分散度较高。
本发明是通过下述技术方案加以实现的，一种高分散度Pd/Ce-Zr/Al2O3密偶催化剂的制备方法，其特征包括以下过程：
1、将硝酸铈(Ce(NO3)3·6H2O)、硝酸锆(Zr(NO3)4·5H2O)按Ce/Zr摩尔比为6:3～12置于烧杯中，并加入去离子水进行搅拌溶解，制得Ce浓度为0.095mol/L-0.172mol/L，Zr浓度为0.086mol/L-0.191mol/L的助剂前驱体溶液；将硝酸钯(Pd(NO3)2·2H2O)置于容量瓶中，加入去离子水，配制成Pd质量浓度为1.80g/L的活性组分前驱体溶液。
2、以40目～60目的Al2O3载体，按Al2O3质量与氧化铈和氧化锆助剂氧化物质量比为3.975:1，将Al2O3颗粒浸渍于助剂前驱体溶液中在超声辅助下搅拌均匀。
3、将步骤2所得载体颗粒于温度80℃恒温干燥12h，然后以升温速率8℃/min升至900℃，恒温焙烧2h，冷却后，以负载有助剂氧化物的载体与氧化钯质量比为160:1的比例再将焙烧后的载体置于活性组分的前驱体溶液中进行超声辅助浸渍。
4、将步骤3得到的产物再于80℃恒温干燥12h，以升温速率8℃/min升至900℃，恒温焙烧2h冷却后，得到Pd/Ce-Zr/Al2O3密偶催化剂。
本发明的优点在于，与现有技术相比，本发明在催化剂制备过程中引入超声辅助浸渍技术，将活性组分或助剂前驱体在浸渍过程中均匀分散在载体Al2O3表面，避免了传统浸渍法制备催化剂时活性组分或助剂前驱体在浸渍过程中产生的富集现象，因此在高温焙烧老化时，不易发生烧结团聚，从而使催化活性和热稳定性较传统浸渍法制得的催化剂都得到较大幅度提高，能更好地满足汽车发动机冷启动期间的排放要求。
说明书具体实施部分对本发明的内容有更具体的描述，通过阅读说明书该部分可以更详实地了解本发明的其他特点、细节和优点。
具体实施方式
实施例1
将1g硝酸钯(Pd(NO3)2·2H2O)置于200mL容量瓶中，加入去离子水，配制成Pd浓度为1.80g/mL的活性组分前驱体溶液(溶液A)。称量1.115g Ce(NO3)3·6H2O和0.551gZr(NO3)4·5H2O置于烧杯中，加入15mL去离子水，搅拌溶解，形成助剂的前驱体溶液(溶液B)。称取2.385g载体Al2O3颗粒(40～60目)置于溶液B中，用功率为100W，频率为40KHz的超声搅拌浸渍10分钟，待上层溶液澄清后，继续用玻璃棒搅拌并超声10分钟，如此反复2次。将产物于温度80℃干燥12h，然后以8℃/min的升温速率升至900℃，恒温焙烧2h，冷却后，得到载体。量取8.33mL溶液A，置于烧杯中，将上述负载有氧化铈和氧化锆的载体加入该溶液中，用功率为100W，频率为40KHz的超声搅拌浸渍10分钟，待上层溶液澄清后，继续用玻璃棒搅拌并超声10分钟，如此反复2次。将烧杯于温度80℃干燥12h，然后再以8℃/min的升温速率升至900℃焙烧2小时，冷却后，制得催化剂。
制得的催化剂比表面积96m2/g。在0.3％ C3H8，3％ O2(体积比)，N2为平衡气，空速为30000h-1的条件下，对C3H8的起燃温度(T50)为385℃，相比未超声的提前了50℃；完全转化温度(T100)为490℃，相比未超声的提前了30℃。
实施例2
称量1.025g Ce(NO3)3·6H2O和0.675g Zr(NO3)4·5H2O置于烧杯中，加入15mL去离子水，搅拌溶解，形成助剂的前驱体溶液(溶液B)。称取2.385g载体Al2O3颗粒(40～60目)置于溶液B中，用功率为100W，频率为40KHz的超声搅拌浸渍10分钟，待上层溶液澄清后，继续用玻璃棒搅拌并超声10分钟，如此反复2次。将产物在温度80℃干燥12h，然后以8℃/min的升温速率升至900℃，恒温焙烧2h，冷却后，得到载体。量取实施例1中配置的溶液A 8.33mL，置于烧杯中，将上述负载有氧化铈和氧化锆的载体加入该溶液中，用玻璃棒搅拌并用超声辅助浸渍10分钟，待上层溶液澄清后，用功率为100W，频率为40KHz的超声搅拌浸渍10分钟，如此反复2次。将烧杯于温度80℃干燥12h，然后再以8℃/min的升温速率升至900℃焙烧2小时，冷却后，制得催化剂。
制得的催化剂比表面积97m2/g。在0.3％ C3H8，3％ O2(体积比)，N2为平衡气，空速为30000h-1的条件下，对C3H8的起燃温度(T50)为375℃，相比未超声的提前了75℃；完全转化温度(T100)为480℃，相比未超声的提前了25℃。
实施例3
称量0.882g Ce(NO3)3·6H2O和0.872g Zr(NO3)4·5H2O置于烧杯中，加入15mL去离子水，搅拌溶解，形成助剂的前驱体溶液(溶液B)。称取2.385g载体Al2O3颗粒(40～60目)置于溶液B中，用玻璃棒搅拌超声辅助浸渍10分钟，待上层溶液澄清后，用功率为100W，频率为40KHz的超声搅拌浸渍10分钟，如此反复2次。将产物在温度80℃干燥12h，然后以8℃/min的升温速率升至900℃，恒温焙烧2h，冷却后，得到载体。量取实施例1中配置的溶液A8.33mL，置于烧杯中，将上述负载有氧化铈和氧化锆的载体加入该溶液中，用功率为100W，频率为40KHz的超声搅拌浸渍10分钟，待上层溶液澄清后，继续用玻璃棒搅拌并超声10分钟，如此反复2次。将烧杯于温度80℃干燥12h，然后再以8℃/min的升温速率升至900℃焙烧2小时，冷却后，制得催化剂。
制得的催化剂比表面积99m2/g。在0.3％C3H8，3％O2(体积比)，N2为平衡气，空速为30000h-1的条件下，对C3H8的起燃温度(T50)为380℃，相比未超声的提前了45℃；完全转化温度(T100)为475℃，相比未超声的提前了30℃。
实施例4
称量0.730g Ce(NO3)3·6H2O和1.083g Zr(NO3)4·5H2O置于烧杯中，加入15mL去离子水，搅拌溶解，形成助剂的前驱体溶液(溶液B)。称取2.385g载体Al2O3颗粒(40～60目)置于溶液B中，用玻璃棒搅拌超声辅助浸渍10分钟，待上层溶液澄清后，用功率为100W，频率为40KHz的超声搅拌浸渍10分钟，如此反复2次。将产物在温度80℃干燥12h，然后以8℃/min的升温速率升至900℃，恒温焙烧2h，冷却后，得到载体。量取实施例1中配置的溶液A 8.33mL，置于烧杯中，将上述负载有氧化铈和氧化锆的载体加入该溶液中，用功率为100W，频率为40KHz的超声搅拌浸渍10分钟，待上层溶液澄清后，继续用玻璃棒搅拌并超声10分钟，如此反复2次。将烧杯于温度80℃干燥12h，然后再以8℃/min的升温速率升至900℃焙烧2小时，冷却后，制得催化剂。
制得的催化剂比表面积103m2/g。在0.3％ C3H8，3％ O2(体积比)，N2为平衡气，空速为30000h-1的条件下，对C3H8的起燃温度(T50)为380℃，相比未超声的提前了35℃；完全转化温度(T100)为480℃，相比未超声的提前了25℃。
实施例5
称量0.622g Ce(NO3)3·6H2O和1.231g Zr(NO3)4·5H2O置于烧杯中，加入15mL去离子水，搅拌溶解，形成助剂的前驱体溶液(溶液B)。称取2.385g载体Al2O3颗粒(40～60目)置于溶液B中，用功率为100W，频率为40KHz的超声搅拌浸渍10分钟，待上层溶液澄清后，继续用玻璃棒搅拌并超声10分钟，如此反复2次。将产物在温度80℃干燥12h，然后以8℃/min的升温速率升至900℃，恒温焙烧2h，冷却后，得到载体。量取实施例1中配置的溶液A 8.33mL，置于烧杯中，将上述负载有氧化铈和氧化锆的载体加入该溶液中，用功率为100W，频率为40KHz的超声搅拌浸渍10分钟，待上层溶液澄清后，继续用玻璃棒搅拌并超声10分钟，如此反复2次。将烧杯于温度80℃干燥12h，然后再以8℃/min的升温速率升至900℃焙烧2小时，制得催化剂。
制得的催化剂比表面积95m2/g。在0.3％C3H8，3％O2(体积比)，N2为平衡气，空速为30000h-1的条件下，对C3H8的起燃温度(T50)为370℃，相比未超声的提前了60℃；完全转化温度(T100)为465℃，相比未超声的提前了35℃。
Claims (1)
1.一种高分散度Pd/Ce-Zr/Al2O3密偶催化剂的制备方法，其特征包括以下过程：
1)将硝酸铈、硝酸锆按Ce/Zr摩尔比为6:3～12置于烧杯中，并加入去离子水进行搅拌溶解，制得Ce浓度为0.095mol/L-0.172mol/L，Zr浓度为0.086mol/L-0.191mol/L的助剂前驱体溶液；将硝酸钯置于容量瓶中，加入去离子水，配制成Pd质量浓度为1.80g/L的活性组分前驱体溶液；
2)以40目～60目的Al2O3载体，按Al2O3质量与氧化铈和氧化锆助剂氧化物质量比为3.975:1，将Al2O3颗粒浸渍于助剂前驱体溶液中在超声辅助下搅拌均匀；
3)将步骤2)所得载体颗粒于温度80℃恒温干燥12h，然后以升温速率8℃/min升至温度900℃，恒温焙烧2h，冷却后，以负载有助剂氧化物的载体与氧化钯质量比为160:1的比例再将焙烧后的载体置于活性组分的前驱体溶液中进行超声辅助浸渍；
4)将步骤3)得到的产物再于温度80℃恒温干燥12h，以升温速率8℃/min升至温度900℃，恒温焙烧2h，冷却后，得到Pd/Ce-Zr/Al2O3密偶催化剂。
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| CN106555649A (zh) * | 2016-11-10 | 2017-04-05 | 无锡市明盛强力风机有限公司 | 一种歧管式催化转化器 |
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2008
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