论文部分内容阅读
由于“全球最严”的国VI机动车污染物排放标准的颁布和实施，机动车尾气催化剂的开发面临前所未有的挑战。作为其中的重要代表——贵金属负载型催化剂，其转化活性和稳定性都需要达到更高的要求。本文用原料成本低、易工业放大的合成方法开发高性能铈基材料，以提高催化剂水热稳定性为目的，研究了合成条件对铈基材料物化性能的影响，并在此基础上负载贵金属钯(Pd)，揭示Pd-铈基材料相互作用本质，为贵金属减量化和稳定化提供理论依据和数据支撑。
通过对不同铈含量载体及其负载Pd状态的研究，发现Pd-载体间相互作用以Pd-O键的形式体现，载体表面活性氧含量越高，相互作用越强，Pd更易以Pd2+形式存在。高温老化后，铈基材料团聚，表面氧含量降低，造成Pd-载体相互作用急剧减弱，Pd物种团聚为金属钯或氧化钯颗粒，不同样品的CO氧化反应机理与活性位趋同。
选择汽油车后处理中稳定性最高的富锆型铈锆(CZ)作为研究主体，系统研究陈化时间对材料性质和负载Pd状态影响。发现长时间陈化能够减少CZ晶粒表面能，使之尺寸减小，比表面积增大，但同时也改变了材料活性氧分布，使氧空位缺陷更富集于表面。最终导致CZ储放氧性能和负载Pd后三效催化活性随陈化时间延长先增大后减小，5小时陈化样品性能最佳。
为进一步提高CZ载体稳定性，研究了造孔造粒对载体性能的影响。结果表明造孔造粒能够在不影响晶粒性质的同时提高10nm以上较大介孔数量，明显提高CZ比表面积和稳定性，使材料在1000℃老化后仍具有较高比表面积和储放氧量，且相应Pd基催化剂老化后三效催化活性下降率降低。
为了让贵金属状态稳定可控，使用阳离子吸附法和钯颗粒溶胶负载方法代替浸渍法，制备了具有相同Pd总量，不同Pd物种浓度的Pd负载铈基催化剂，从贵金属的角度系统研究了Pd-铈基材料相互作用。结果表明离子态Pd2+与载体相互作用更强，能提高载体氧物种活性，金属态Pd0与载体相互作用较弱，但更易吸附CO、C3H6等反应气体。同时具有Pd2+和Pd0的样品反应活性和稳定性更高。
通过对不同铈含量载体及其负载Pd状态的研究，发现Pd-载体间相互作用以Pd-O键的形式体现，载体表面活性氧含量越高，相互作用越强，Pd更易以Pd2+形式存在。高温老化后，铈基材料团聚，表面氧含量降低，造成Pd-载体相互作用急剧减弱，Pd物种团聚为金属钯或氧化钯颗粒，不同样品的CO氧化反应机理与活性位趋同。
选择汽油车后处理中稳定性最高的富锆型铈锆(CZ)作为研究主体，系统研究陈化时间对材料性质和负载Pd状态影响。发现长时间陈化能够减少CZ晶粒表面能，使之尺寸减小，比表面积增大，但同时也改变了材料活性氧分布，使氧空位缺陷更富集于表面。最终导致CZ储放氧性能和负载Pd后三效催化活性随陈化时间延长先增大后减小，5小时陈化样品性能最佳。
为进一步提高CZ载体稳定性，研究了造孔造粒对载体性能的影响。结果表明造孔造粒能够在不影响晶粒性质的同时提高10nm以上较大介孔数量，明显提高CZ比表面积和稳定性，使材料在1000℃老化后仍具有较高比表面积和储放氧量，且相应Pd基催化剂老化后三效催化活性下降率降低。
为了让贵金属状态稳定可控，使用阳离子吸附法和钯颗粒溶胶负载方法代替浸渍法，制备了具有相同Pd总量，不同Pd物种浓度的Pd负载铈基催化剂，从贵金属的角度系统研究了Pd-铈基材料相互作用。结果表明离子态Pd2+与载体相互作用更强，能提高载体氧物种活性，金属态Pd0与载体相互作用较弱，但更易吸附CO、C3H6等反应气体。同时具有Pd2+和Pd0的样品反应活性和稳定性更高。