童　碩，萬(wàn)　超*，李　秀，李　萍，梅付名，李光興*

(1.湖北航特科技有限責(zé)任公司環(huán)保事業(yè)部,湖北 荊門(mén) 448035；2.華中科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院 能量轉(zhuǎn)化與存儲(chǔ)材料化學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖北 武漢 430074)

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催化劑制備與研究

CeO2-ZrO2-La2O3-Pr2O3儲(chǔ)氧材料制備及其負(fù)載單Pd三效催化劑性能

童碩1,2，萬(wàn)超1,2*，李秀1，李萍1，梅付名2，李光興2*

(1.湖北航特科技有限責(zé)任公司環(huán)保事業(yè)部,湖北 荊門(mén) 448035；2.華中科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院 能量轉(zhuǎn)化與存儲(chǔ)材料化學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖北 武漢 430074)

采用共沉淀法制備了質(zhì)量分?jǐn)?shù)4%La2O3和質(zhì)量分?jǐn)?shù)6%Pr2O3共改性的不同Ce與Zr質(zhì)量比(分別為2∶7、4∶5和8∶1)的CeO2-ZrO2-La2O3-Pr2O3儲(chǔ)氧材料，利用BET、XRD、H2-TPR和OSC等對(duì)其織構(gòu)、結(jié)構(gòu)性能和氧化還原性能進(jìn)行表征，并對(duì)負(fù)載Pd的三效催化劑進(jìn)行模擬汽車(chē)尾氣活性測(cè)試。BET結(jié)果表明，新鮮儲(chǔ)氧材料的比表面積隨著Ce含量增加逐漸增大，Ce與Zr質(zhì)量比8∶1的儲(chǔ)氧材料C8Z1具有最大比表面積109.6 m2·g-1；1 000 ℃空氣氣氛處理4 h的老化儲(chǔ)氧材料的比表面積變化趨勢(shì)與新鮮儲(chǔ)氧材料相反，隨著Ce含量增加,比表面積逐漸降低，Ce與Zr質(zhì)量比為2∶7的C2Z7a具有最大比表面積55.1 m2·g-1；XRD結(jié)果表明，高Ce含量材料的抗高溫結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較中低Ce含量的材料差；H2-TPR和儲(chǔ)氧量測(cè)試表明，老化前后Ce與Zr質(zhì)量比4∶5的儲(chǔ)氧材料C4Z5均具有最佳的還原能力和最大儲(chǔ)氧量；模擬汽車(chē)尾氣測(cè)試表明，高Ce含量的Pd/C8Z1三效催化劑對(duì)CO、NO和HC具有最低的起燃溫度，50%起燃溫度(T50)分別為238.8 ℃、265.9 ℃和268.4 ℃。

催化化學(xué)；儲(chǔ)氧材料；三效催化劑；鈀催化劑

Ce基儲(chǔ)氧材料經(jīng)過(guò)第一代純CeO2儲(chǔ)氧材料和第二代CeO2-ZrO2儲(chǔ)氧材料，目前已發(fā)展到第三代CeO2-ZrO2-M儲(chǔ)氧材料，其中，M主要為L(zhǎng)a、Pr、Sn、Y、Al和Sr等元素，摻雜這些改性元素具有提高儲(chǔ)氧材料的抗熱老化性、產(chǎn)生更多的晶格氧空穴、提高晶格氧的移動(dòng)能力和提高低溫起燃特性等優(yōu)勢(shì)[4-12]。在新元素存在條件下，不同Ce/Zr對(duì)儲(chǔ)氧材料的織構(gòu)、結(jié)構(gòu)性能以及儲(chǔ)氧量等特性產(chǎn)生不同影響。Yang Xue等[13]考察了Pr元素?fù)诫s后不同Ce與Zr質(zhì)量比對(duì)儲(chǔ)氧材料的影響，發(fā)現(xiàn)Ce與Zr物質(zhì)的量比為1∶2和1∶3時(shí)，其負(fù)載的Pd催化劑對(duì)HC和NO有最好的轉(zhuǎn)化能力。王莉等[14]研究發(fā)現(xiàn)，隨著Zr含量的增加,提高了儲(chǔ)氧材料的固溶度，Zr4+更容易進(jìn)入CeO2晶格中。

本文在前期工作基礎(chǔ)上[15]，采用共沉淀法制備La2O3和Pr2O3共改性的3種不同Ce與Zr質(zhì)量比的CeO2-ZrO2-La2O3-Pr2O3儲(chǔ)氧材料，利用XRD、N2吸附-脫附、H2程序升溫還原和儲(chǔ)氧量對(duì)其織構(gòu)和結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行表征，制備負(fù)載型Pd/CeO2-ZrO2-La2O3-Pr2O3/Al2O3三效催化劑，利用模擬汽車(chē)尾氣考察對(duì)CO、NO和THC的三效催化活性，并對(duì)La和Pr改性條件下不同Ce與Zr質(zhì)量比的儲(chǔ)氧材料織構(gòu)、結(jié)構(gòu)特性與其對(duì)應(yīng)的三效催化性能進(jìn)行關(guān)聯(lián)研究。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1儲(chǔ)氧材料制備

儲(chǔ)氧材料制備方法參照文獻(xiàn)[15]，將硝酸鈰、硝酸鋯、硝酸釔、硝酸鋁和硝酸鑭溶于去離子水，加入H2O2及聚乙二醇，制備成硝酸鹽溶液。稱(chēng)取碳酸銨置于另一容器內(nèi)，按一定碳酸銨與氨水物質(zhì)的量比加入濃氨水，用10%氨水-碳酸銨作為堿性沉淀劑。以并流方式加入進(jìn)行沉淀反應(yīng)，攪拌并保持pH=10，沉淀物生成后，陳化24 h，抽濾，濾餅用去離子水洗滌至pH=7，120 ℃過(guò)夜干燥。將干燥粉料在600 ℃空氣中焙燒4 h，制得4%La2O3和6%Pr2O3改性的Ce與Zr質(zhì)量比分別為2∶7、4∶5和8∶1的CeO2-ZrO2-La2O3-Pr2O3儲(chǔ)氧材料新鮮樣品，分別標(biāo)記為C2Z7、C4Z5和C8Z1，材料中m(CeO2-ZrO2)∶m(La2O3)∶m(Pr2O3)=90∶4∶6，樣品在1 000 ℃空氣氣氛焙燒4 h，制得儲(chǔ)氧材料老化樣品，分別標(biāo)記為C2Z7a、C4Z5a和C8Z1a。

1.2整體式催化劑制備

4%La-Al2O3(江蘇溧陽(yáng)索爾維稀土新材料有限公司)和3種不同Ce與Zr質(zhì)量比的儲(chǔ)氧材料作為貴金屬載體，Al2O3與儲(chǔ)氧材料質(zhì)量比為1∶1。采用等體積浸漬法將一定量Pd(NO3)2(上海賀利氏工業(yè)技術(shù)有限公司)溶液負(fù)載到4%La-Al2O3和儲(chǔ)氧材料上，120 ℃干燥4 h，450 ℃焙燒4 h，與Ba(NO3)2和Zr(NO3)4(國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)混合，加入適量水和黏結(jié)劑球磨成漿料，將得到的漿料涂覆在φ20 mm×30 mm/400 cpsi的陶瓷小樣(江蘇宜興王子制陶有限公司)，涂覆量120 g·L-1，Pd質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%，600 ℃空氣氣氛焙燒4 h，制得新鮮負(fù)載型催化劑，分別標(biāo)記為Pd/C2Z7、Pd/C4Z5和Pd/C8Z1。1 000 ℃空氣氣氛老化4 h，得到老化催化劑，分別標(biāo)記為Pd/C2Z7a、Pd/C4Z5a和Pd/C8Z1a。

1.3儲(chǔ)氧材料及催化劑表征

樣品織構(gòu)性能測(cè)試在北京彼奧德儀器設(shè)備公司Build SSA-4200型吸附儀上進(jìn)行，催化劑樣品先在350 ℃真空處理1 h，以N2為吸附質(zhì)，液氮溫度下進(jìn)行測(cè)量，BET法計(jì)算儲(chǔ)氧材料的比表面積，BJH法計(jì)算孔徑分布。

樣品物相測(cè)定在德國(guó)布魯克公司D8ADVANCE型XRD分析儀上進(jìn)行，CuKα，λ=1.540 6 nm，工作電壓40 kV，工作電流40 mA，掃描范圍10°～80°，步長(zhǎng)0.02°。

儲(chǔ)氧量測(cè)試在自制流動(dòng)微型反應(yīng)裝置上采用氧脈沖吸附技術(shù)進(jìn)行測(cè)定，催化劑用量500 mg，在高純H2氣氛中從室溫升至550 ℃，恒溫45 min，換用高純N2氣氛(流速為30 mL·min-1)吹掃，在N2氣氛中冷卻至200 ℃，進(jìn)行O2氣脈沖吸附，流速30 mL·min-1，熱導(dǎo)池檢測(cè)。

H2-TPR測(cè)試在內(nèi)徑10 mm的U型石英反應(yīng)室中進(jìn)行，以95%Ar-5%H2為載氣，氣體流量50 mL·min-1，升溫速率8 ℃·min-1，催化劑粒度(40～60)目，用量0.300 g。將催化劑裝入U(xiǎn)型石英反應(yīng)室，通入Ar氣，室溫吹掃10 min，吹掃完畢通O2，從室溫升溫至550 ℃，保溫45 min，繼續(xù)通O2并冷卻至室溫，切換Ar吹掃30 min，清除管路殘余O2，吹掃完成更換至95%Ar-5%H2載氣氣路，裝上冷阱，待熱導(dǎo)檢測(cè)池基線(xiàn)平穩(wěn)后開(kāi)始以8 ℃·min-1程序升溫至800 ℃，所有測(cè)試用氣體純度均為99.999%。

1.4催化劑活性評(píng)價(jià)

在多路固定床反應(yīng)器中，使用模擬汽車(chē)尾氣進(jìn)行催化劑活性評(píng)價(jià)，將涂覆好的整體式催化劑(φ20 mm×30 mm/200cpsi)置于固定床反應(yīng)器，模擬氣體組成為：φ(CO2)=10%，φ(C3H6)=0.033 3%，φ(C3H8)=0.016 7%，φ(CO)=0.6%，φ(O2)=0.5%(可調(diào)節(jié))，φ(NO)=0.08%，N2平衡氣，體積空速60 000 h-1，從(100～450) ℃程序升溫進(jìn)行活性評(píng)價(jià)，升溫速率20 ℃·min-1，使用日本掘場(chǎng)制作所HORIBA 7400H分析儀在線(xiàn)檢測(cè)不同溫度下反應(yīng)前后尾氣中各氣體組分含量，由此得到各組分在不同溫度下的轉(zhuǎn)化率。測(cè)試前催化劑均在反應(yīng)氣氛450 ℃處理1 h。

起燃溫度的測(cè)試在λ=0.998條件下進(jìn)行?？杖急却翱诘臏y(cè)試在400 ℃條件下通過(guò)調(diào)節(jié)O2濃度將λ值調(diào)節(jié)至0.996～1.002。

2　結(jié)果與討論

2.1BET

不同Ce與Zr質(zhì)量比的儲(chǔ)氧材料老化前后的織構(gòu)性能和BJH孔徑分布見(jiàn)表1和圖1。

表 1　不同Ce與Zr質(zhì)量比儲(chǔ)氧材料老化前后的織構(gòu)性能

圖 1　不同Ce與Zr質(zhì)量比儲(chǔ)氧材料老化前后的BJH孔徑分布Figure 1　BJH pore size distributions of OSM with different Ce/Zr mass ratios prior to and after aging

從表1可以看出,新鮮儲(chǔ)氧材料隨著Ce含量增加，比表面積逐漸增大，但孔容和孔徑逐漸降低，其中,C8Z1的比表面積最大。老化后儲(chǔ)氧材料的織構(gòu)性能急劇下降，隨著Ce含量增加，儲(chǔ)氧材料比表面積不斷減小，與新鮮儲(chǔ)氧材料的趨勢(shì)相反，其中，C2Z7a即富Zr儲(chǔ)氧材料比表面積最大;C8Z1a的孔結(jié)構(gòu)開(kāi)始坍塌，比表面積嚴(yán)重衰減，表明隨著Ce含量的增多，儲(chǔ)氧材料的抗高溫織構(gòu)穩(wěn)定性逐漸下降。

從圖1可以看出，C8Z1的孔徑狹窄分布在孔徑約4.4 nm，C4Z5和C2Z1的孔徑集中分布在孔徑約10.3 nm和12.3 nm，表明富Ce含量的儲(chǔ)氧材料以小孔為主，而中低Ce含量的儲(chǔ)氧材料以介孔為主。老化后儲(chǔ)氧材料的平均孔徑分布隨著孔容的降低逐漸增大，這可能是儲(chǔ)氧材料的微孔燒結(jié)形成更大尺寸的晶粒，與XRD結(jié)果一致。

不同Ce與Zr質(zhì)量比的催化劑老化前后的織構(gòu)性能和BJH孔徑分布見(jiàn)表2和圖2。

表 2　不同Ce與Zr質(zhì)量比催化劑老化前后的織構(gòu)性能

圖 2　不同Ce與Zr質(zhì)量比催化劑的BJH孔徑分布Figure 2　BJH pore size distributions of the catalysts with different Ce/Zr mass ratios

從表2可以看出，新鮮催化劑的比表面積與新鮮儲(chǔ)氧材料的變化趨勢(shì)一致，表明漿料制備過(guò)程未對(duì)儲(chǔ)氧材料的織構(gòu)性能產(chǎn)生影響。高溫老化處理后，催化劑比表面積出現(xiàn)衰減，小孔開(kāi)始燒結(jié)并坍塌，導(dǎo)致晶粒尺寸變大，大的晶粒之間可能架橋形成更大尺寸的孔結(jié)構(gòu)，使催化劑平均孔徑增大。

從圖2可以看出，催化劑孔徑集中在約10 nm，這是氧化鋁和儲(chǔ)氧材料混合后共同作用的結(jié)果,富Zr的Pd/C2Z7催化劑具有最好的織構(gòu)熱穩(wěn)定性，而富Ce催化劑的織構(gòu)穩(wěn)定性依然最差。涂層中富Ce的材料衰減幅度相對(duì)于單獨(dú)的富Ce材料降低，表明氧化鋁和儲(chǔ)氧材料之間起到了很好的協(xié)同作用，氧化鋁抑制了儲(chǔ)氧材料的晶粒燒結(jié)[12,16]。

2.2XRD

圖3為不同Ce與Zr質(zhì)量比的儲(chǔ)氧材料老化前后的XRD圖。

圖 3　不同Ce與Zr質(zhì)量比儲(chǔ)氧材料老化前后的XRD圖Figure 3　XRD patterns of OSM with different Ce/Zr mass ratios prior to and after aging

從圖3可以看出，新鮮儲(chǔ)氧材料約在30°、35°、50°和60°處有明顯的特征峰出現(xiàn)，這些特征峰是Ce-Zr固溶體的峰。未發(fā)現(xiàn)La和Pr的氧化物峰，表明儲(chǔ)氧材料中沒(méi)有單獨(dú)的La2O3和Pr2O3生成。隨著Ce含量增加，峰型逐漸向低角度偏移，這是因?yàn)镃e4+的離子半徑(0.097 nm)比Zr4+的離子半徑(0.084 nm)大，根據(jù)謝樂(lè)公式計(jì)算，C2Z7、C4Z5和C8Z1的晶粒尺寸分別為10.09 nm、9.35 nm和8.95 nm，晶粒尺寸呈現(xiàn)出隨著Ce含量增加逐漸減小的趨勢(shì)。老化后，高溫導(dǎo)致儲(chǔ)氧材料晶粒燒結(jié)長(zhǎng)大，與新鮮儲(chǔ)氧材料相比，峰型變高且窄，C8Z1a即富Ce的材料變化幅度最大，C2Z7a和C4Z5a即Ce含量較低的材料峰型相對(duì)穩(wěn)定。根據(jù)老化后XRD圖譜計(jì)算C2Z7a、C4Z5a和C8Z1a的晶粒尺寸分別為14.34 nm、13.56 nm和18.21 nm，3種老化儲(chǔ)氧材料的晶粒尺寸均增大，其中，C8Z1a增大幅度最高，表明高Ce含量的儲(chǔ)氧材料耐高溫結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差，與BET結(jié)果一致。老化儲(chǔ)氧材料圖譜未發(fā)現(xiàn)固溶體分相情況，表明樣品在1 000 ℃依然保持相對(duì)穩(wěn)定固溶體結(jié)構(gòu)，La3+和Pr3+對(duì)CeO2-ZrO2固溶體起到很好的熱穩(wěn)定作用[4,13,17]。

2.3儲(chǔ)氧量

表3為不同Ce與Zr質(zhì)量比的儲(chǔ)氧材料老化前后儲(chǔ)氧量。從表3可以看出，新鮮儲(chǔ)氧材料的儲(chǔ)氧量隨著Ce含量的升高先增后減，C4Z5的儲(chǔ)氧量最大。儲(chǔ)氧材料的儲(chǔ)氧種類(lèi)分為表面氧和體相氧，其中以體相氧為主，Sliva P P等[18]報(bào)道Ce與Zr質(zhì)量比約為1∶1時(shí)，Zr很好地進(jìn)入CeO2晶格，CeO2-ZrO2儲(chǔ)氧材料為立方體的螢石結(jié)構(gòu)，具有最大的體相氧存儲(chǔ)能力。Ce含量大于50%后，沒(méi)有足夠的Zr進(jìn)入CeO2的晶格內(nèi)部，使體相“氧濃度”降低，氧離子濃度總和下降，故總儲(chǔ)氧量開(kāi)始下降[19]，這可能是本實(shí)驗(yàn)中C4Z5儲(chǔ)氧量較其他兩種儲(chǔ)氧材料大的原因。老化儲(chǔ)氧材料的儲(chǔ)氧量出現(xiàn)不同程度下降，C4Z5a依舊具有最大的儲(chǔ)氧量，得益于C4Z5穩(wěn)定的織構(gòu)和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性以及其較大的體相儲(chǔ)氧能力；C8Z1a的儲(chǔ)氧量衰減幅度最大，這是因?yàn)槔匣罂棙?gòu)性能的衰減導(dǎo)致表面氧喪失，表明低Ce含量?jī)?chǔ)氧材料更穩(wěn)定，與BET和XRD結(jié)果一致。

表 3　不同Ce與Zr質(zhì)量比儲(chǔ)氧材料老化前后儲(chǔ)氧量

2.4H2-TPR

圖4為不同Ce與Zr質(zhì)量比的儲(chǔ)氧材料老化前后的H2-TPR譜圖。

圖 4　不同Ce與Zr質(zhì)量比儲(chǔ)氧材料老化前后的H2-TPR譜圖Figure 4　H2-TPR profiles of OSM with different Ce/Zr mass ratios prior to and after aging

由圖4可以看出，未出現(xiàn)CeO2耗氫特征峰，即500 ℃時(shí)歸屬于表面Ce的峰和800 ℃歸屬于體相Ce的峰[20]，新鮮儲(chǔ)氧材料只有一個(gè)單獨(dú)的峰在(400～800) ℃，這從一個(gè)側(cè)面表明儲(chǔ)氧材料均形成了Ce-Zr固溶體。C4Z5的H2消耗量最大，同時(shí)還原峰的位置溫度最低，表明C4Z5較C8Z1和C2Z7有更好的還原活性，與Alessandro Trovarelli等[21]報(bào)道的結(jié)果一致。老化儲(chǔ)氧材料的還原峰面積出現(xiàn)不同程度的降低，其中，C4Z5a的峰型未發(fā)生明顯變化，表明依舊保持了穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)和還原能力。

2.5模擬汽車(chē)尾氣活性測(cè)試

圖5為不同Ce與Zr質(zhì)量比的整體式負(fù)載Pd三效催化劑老化前后的起燃溫度曲線(xiàn)。從圖5可以看出，隨著Ce含量增加，新鮮催化劑對(duì)CO、NO和HC的催化性能越來(lái)越好，其中，Pd/C8Z1對(duì)CO、NO和HC的起燃溫度最低，50%起燃溫度(T50)分別為238.8 ℃、265.9 ℃和268.4 ℃，對(duì)3種污染物均具有最好的催化轉(zhuǎn)化性能。Yang Xue等[22]通過(guò)CO化學(xué)吸附考察不同Ce與Zr質(zhì)量比的儲(chǔ)氧材料負(fù)載貴金屬Pd分散度的影響，結(jié)果表明，隨著Ce含量減小，Pd分散度降低，并且活性測(cè)試表明，富Ce材料對(duì)CO和NO2表現(xiàn)出很好的催化性能。馬磊等[23]研究發(fā)現(xiàn)，隨著Ce含量增大(x=0.3～0.8)，PdO/CexZr1-xO2催化劑的NO還原活性總體上呈不斷增強(qiáng)趨勢(shì)，PdO/Ce0.8Zr0.2O2催化劑的NO還原活性最高。3種老化催化劑較新鮮催化劑性能出現(xiàn)較大衰減,由儲(chǔ)氧材料自身織構(gòu)性能的衰減和活性組分Pd的燒結(jié)聚集所致，Pd/C8Z1a保持了最好的催化活性，表明CeZr材料的織構(gòu)性能和儲(chǔ)氧量等對(duì)材料最終的三效催化活性影響較小，而Ce含量對(duì)活性的影響很大，這可能是因?yàn)镃e含量較多的材料負(fù)載Pd后形成的Pd-(Ce,Zr)Ox作用位點(diǎn)越多，而Pd-(Ce,Zr)Ox作用位點(diǎn)是CO和HC氧化的主要吸附活性位點(diǎn)[24-25]，Pd-(Ce,Zr)Ox界面上的氧溢流促進(jìn)了氧空位的生成，氧空位的生成使表面氧和體相氧形成濃度梯度，促進(jìn)了體相氧向表面擴(kuò)散和遷移，所以Ce含量高的儲(chǔ)氧材料比Ce含量低的儲(chǔ)氧材料更利于單Pd催化劑對(duì)CO和HC的催化性能。

圖 5　不同Ce與Zr質(zhì)量比整體式負(fù)載Pd三效催化劑老化前后的起燃溫度曲線(xiàn)Figure 5　Light-off profiles of supported Pd three-way catalysts with different Ce/Zr mass ratios prior to and after aging

3　結(jié)　論

(1) 采用共沉淀法制備La2O3和Pr2O3改性的3種不同Ce與Zr質(zhì)量比的CeO2-ZrO2-La2O3-Pr2O3儲(chǔ)氧材料，并負(fù)載Pd制備成三效催化劑。

(2) 織構(gòu)性能測(cè)試表明,新鮮儲(chǔ)氧材料隨著Ce含量的增加，比表面積越來(lái)越大，孔容越來(lái)越小，老化后儲(chǔ)氧材料的織構(gòu)熱穩(wěn)定性隨著Ce含量的增加逐漸降低。

(3) XRD結(jié)果表明，儲(chǔ)氧材料均形成了Ce-Zr固溶體的相，高溫老化儲(chǔ)氧材料依然保持了穩(wěn)定的固溶體結(jié)構(gòu)，未發(fā)生分相，材料的結(jié)構(gòu)熱穩(wěn)定性隨著Ce含量的增加逐漸降低。

(4) H2-TPR測(cè)試表明，新鮮和老化的Ce與Zr質(zhì)量比4∶5的儲(chǔ)氧材料均具有最佳的還原能力。

(5) 儲(chǔ)氧量的測(cè)試表明，隨著Ce含量增大，儲(chǔ)氧量先增后減，新鮮和老化的Ce與Zr質(zhì)量比4∶5的儲(chǔ)氧材料均具有最大的儲(chǔ)氧性能。

(6) 模擬汽車(chē)尾氣活性測(cè)試表明，三效催化活性與Ce含量有著重要關(guān)系，Ce含量越高，負(fù)載Pd后新鮮催化劑的起燃特性越好，老化催化劑的催化活性不同程度的衰減，但Ce含量最高的Pd/C8Z1a依舊保持了最好的三效催化活性。

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Preparation of CeO2-ZrO2-La2O3-Pr2O3oxygen storage material and the performance of its supported Pd three-way catalysts

TongShuo1,2,WanChao1,2*，LiXiu1,LiPing1,MeiFuming2,LiGuangxing2*

(1.Environmental Protection Division, Hubei Hangte Technologies Co.,Ltd.,Jingmen 448035,Hubei,China；2.School of Chemistry & Chemical Engineering,Key Laboratory of Material Chemistry for Energy Conversion and Storage of Ministry of Education,Huazhong University of Science & Technology,Wuhan 430074,Hubei,China)

A series of 4wt% La2O3and 6wt% Pr2O3co-modified oxygen storage materials(OSM) with different Ce/Zr mass ratios(2∶7,4∶5 and 8∶1) were prepared by co-precipitation method.Their textural, structural and redox properties were systematically investigated by BET,XRD,H2-TPR and oxygen storage capacity(OSC) measurement.The performances of the supported Pd three-way catalysts were investigated by the catalytic tests of simulated automobile tail gas.The results of BET tests revealed that the specific surface area(SBET) of the fresh catalyst increased with the increase of CeO2contents,and C8Z1 with Ce/Zr mass ratio 8∶1 possessed the bestSBETwith 109.6 m2·g-1;after being aged at 1 000 ℃ in air for 4 h,SBETchange trends of aged OSMs was opposite comparing with those of fresh ones,and C2Z7 with Ce/Zr mass raito 2∶7 showed the bestSBETwith 55.1 m2·g-1.The results of XRD characterization indicated that thermal stability decreased with the increase of CeO2contents.The results of H2-TPR and OSC measurements indicated that C4Z5 with Ce/Zr mass ratio 4∶5 prior to and after thermal aging treatment exhibited the best reduction ability and the largest OSC values.The catalytic test of simulated automobile tail gas demonstrated that Pd/C8Z1 three-way catalyst with high content of CeO2possessed the lowest 50% light-off temperature(T50) towards CO,NO and HC,andT50were 238.8 ℃,265.9 ℃ and 268.4 ℃,respectively.

catalytic chemistry;oxygen storage material；three-way catalyst；palladium catalyst

TQ426.96；O643.36Document code: AArticle ID: 1008-1143(2016)09-0042-07

2016-06-02

童碩，1988年生，男，湖北省當(dāng)陽(yáng)市人，工程師，研究方向?yàn)楣I(yè)催化和環(huán)境化學(xué)。

萬(wàn)超，研發(fā)部經(jīng)理，工程師，研究方向?yàn)楣I(yè)催化和環(huán)境化學(xué)；李光興，教授，博士研究生導(dǎo)師，研究方向?yàn)楣I(yè)催化、能源化學(xué)和環(huán)境化學(xué)。

10.3969/j.issn.1008-1143.2016.09.009

TQ426.96；O643.36

A

1008-1143(2016)09-0042-07

doi:10.3969/j.issn.1008-1143.2016.09.009