高温稳定的铈锆固溶体的制备及性能研究

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随着机动车尾气排放标准日益严格,对汽车尾气净化三效催化剂的性能提出了更高的要求。铈锆固溶体作为三效催化剂中重要的组成部分,对提高其性能起到关键的作用。因此,开发具有优良储放氧性能和高稳定性能的铈锆固溶体具有重要的理论和现实意义。  本文尝试采用能够关联共沉淀法和溶胶凝胶法优点的新方法—络合-共沉淀法,制备具有较高结构稳定性的Ce0.5Zr0.5O2铈锆固溶体。研究发现用络合-共沉淀法制备的样品的氧化还原性和热稳定性明显优于共沉淀法和络合-沉淀-溶液法。通过对制各样品的结构和织构性能的表征(如XRD、氮气物理吸脱附、Raman、XPS、SEM、H2-TPR和CO脉冲测试等)发现,制备的Ce0.5Zr0.5O2铈锆固溶体形成了富含氧缺陷空位的t"-晶相,并且表面富含Ce3+,且具有很大的比表面积,颗粒和孔道分布均匀,具有优异的体相氧空穴迁移能力和氧化还原能力;经过1100℃老化6h后,虽然颗粒和孔径有所增大,但对CO和丙烷的催化活性仍然是三种方法中最好的,体现出了很好的高温稳定性。  本文研究了沉淀剂对络合-共沉淀法制备铈锆固溶体性能的影响和负载Pd催化剂的负载方式对催化性能的影响。研究发现,用络合-共沉淀法和氨水为沉淀剂制备的铈锆固溶体(CZ-Al)为载体时,等体积浸渍法制备的Pd/CZ-Al催化剂对CO氧化具有比直接混合法制各的Pd-CZ-Al的催化活性好,但是用直接混合法制得的Pd-CZ-Al催化剂具有很好的高温稳定性;采用碳酸氢钠为沉淀剂时,在酸性(pH为3)溶液中经络合-共沉淀法制备的CZ固溶体(CZ-Cl)经高温老化后未发生相分裂,负载Pd后的催化剂经高温老化后,催化活性下降较少。
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