【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及环境保护与大气污染控制，具体涉及气体污染物的催化氧化，尤其涉及一种铂-铈基催化剂及其制备方法与应用。
技术介绍
1、铈基氧化物因具有较强的储放氧能力，当与氧化还原组分(如pt、pd、ir等)结合时，可以催化包括co氧化、水煤气转化、烷烃脱氢等在内的绝大多数反应。特别是，pt/ceo2可以有效地消除汽车尾气中的co和no等污染性气体，是三效催化剂的重要组成部分。为了应对复杂工况与严格排放标准，需要提升催化剂在低温条件下和高温条件下的稳定性测试，以满足汽车正常运行过程中的尾气处理要求。
2、pt/ceo2是一类具有强金属-载体相互作用的材料体系。当处于富氧高温条件时，具有高co氧化活性的pt团簇会在ceo2表面逐渐形成完全分散的pt单原子。此时，由于过于稳定的pt单原子与载体强结合，导致与气相物种co形成键合的能力、以及活化co的能力明显下降，使得催化剂对co的催化活性出现显著降低。
3、cn115770570a公开了一种氧化铈负载原子级分散pt催化剂及其再分散制备方法，包括：首先制备得到ceo2负载pt纳米粒子催化剂，然后在氧化气氛中高温焙烧处理，pt纳米粒子在ceo2(100)晶面上发生再分散，通过调节pt的负载量调控pt的分散度，使其达到原子级分散，即得到所述ceo2负载原子级分散pt催化剂。通过pt负载量的调控不仅可以实现粒径从单原子、多原子到团簇的控制，并且可以实现单原子之间距离在ceo2表面分布的控制。
4、cn101670286a公开了一种将以“碱-多醇法”合成的由溶剂
5、cn114832817a公开了一种超高pt载量的片状原子级pt/ceo2催化剂，其制得的催化剂活性金属pt的负载量超高，10％时仍然呈现原子级分散状态，其催化水汽变换性能显著优异商业ceo2载体制备的pt/ceo2催化剂和微球状的原子级pt/ceo2催化剂。但该技术需要超高pt载量才克服pt/ceo2应用受限的问题，成本显著增加。
6、因此，亟需设计一种高稳定型铈基氧化物负载铂催化剂，确保在汽车在正常运行时，铂纳米团簇在高温下也能稳定存在，从而能够长期有效地处理尾气中的污染性气体。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种铂-铈基催化剂及其制备方法与应用。本专利技术通过在铂-铈基催化剂中引入表面空位调节剂，改变铈基载体表面的碱性、氧空位浓度和铈空位浓度，进而减弱铂基氧化还原组分与铈基载体之间的强相互作用，实现铂纳米团簇在高温氧化处理条件下的稳定存在，显著提升了铂-铈基催化剂的稳定性和催化活性，即使在富氧高温环境下也具有相对优异的催化性能，以及较强的抗环境干扰能力。
2、为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供了一种铂-铈基催化剂，所述铂-铈基催化剂包括铈基载体和分布于铈基载体表面的铂基氧化还原组分；
4、所述铂基氧化还原组分包括铂纳米团簇；
5、所述铈基载体包括二氧化铈和表面空位调节剂。
6、本专利技术通过在铂-铈基催化剂中引入表面空位调节剂，改变铈基载体表面的碱性、氧空位浓度和铈空位浓度，进而减弱铂基氧化还原组分与铈基载体之间的强相互作用，实现铂纳米团簇在高温氧化处理条件下的稳定存在，显著提升了铂-铈基催化剂的稳定性和催化活性。
7、本专利技术中，表面空位调节剂为离子半径较大或电负性较高的金属元素，能够调节载体表面的酸碱度，使得载体表面的lewis碱含量和强度降低，综合表现为载体表面的低配位o含量降低，铈空位含量降低，使得铂占据铈空位而形成pt-o-ce单原子键的比例显著下降，达到控制单原子分散位点数目、提高铂纳米团簇比例的目的。同时在表面空位调节剂的作用下，还能够在铈基载体内部和表面形成高浓度的氧空位，从而保持电中性与降体系内应力。
8、本专利技术中，所述铂基氧化还原组分以0价或部分氧化态的形式存在。
9、优选地，所述表面空位调节剂包括离子半径和/或电负性≥1.7的元素。
10、优选地，所述表面空位调节剂包括钕(nd)、铋(bi)、钨(w)或钼(mo)中的任意一种或至少两种的组合。
11、本专利技术中，表面空位调节剂的摩尔百分比影响铈基载体表面的碱性、氧空位浓度和铈空位浓度，进而影响铂基氧化还原组分与铈基载体之间的相互作用强弱，实现铂纳米团簇在高温氧化处理条件下的稳定存在，若表面空位调节剂的摩尔百分过高，则会引入过高浓度氧空位，抑制铈基载体的储放氧能力，甚至会产生分相，若表面空位调节剂的摩尔百分过低，则无法有效抑制铂纳米团簇的再分散。
12、优选地，所述铈基载体中，表面空位调节剂的摩尔百分比为8％-30％，例如可以是8％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、21％、23％、25％、27％、29％或30％，包括但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为10％-20％。
13、本专利技术中，铂纳米团簇的平均尺寸影响反应的催化活性，若铂-铈基催化剂的平均尺寸过小，则极易形成单原子态铂，限制co的吸附与活化，若平均尺寸过大，则原子利用效率偏低，导致铂在颗粒内部无法被充分利用。
14、优选地，所述铂纳米团簇的平均尺寸为1nm-5nm，例如可以是1nm、1.5nm、2nm、2.5nm、3nm、4nm或5nm，包括但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为1nm-3nm。
15、本专利技术中，铂-铈基催化剂中，铂基还原组分的质量百分比同样影响反应活性，若铂基还原组分的质量百分比过大，则铂纳米团簇虽然没有再分散的难点，但体系的催化活性会有上限值，多余的铂原子无法被有效利用，若铂基还原组分的质量百分比过小，则会形成活性较低的铂单原子。
16、优选地，所述铂-铈基催化剂中，铂基还原组分的质量百分比为0.1％-5％，例如可以是0.1％、0.3％、0.5％、0.7％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％或5％，包括但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为0.5％-1％。
17、优选地，所述铂基氧化还原组分还包括第二金属。
18、本专利技术中，在铂基氧化还原组分中引入第二金属，形成协同效应，有利于促进反应的进行。
19、优选地，所述第二金属包括pd、ru或ir中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制的组合包括pd和ru、pd和ir或ru和ir。
20、优选地，所述第二金属的质量百分比≤30％，例如可以是0、5％、10％、1本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种铂-铈基催化剂，其特征在于，所述铂-铈基催化剂包括铈基载体和分布于所述铈基载体表面的铂基氧化还原组分；
2.如权利要求1所述的铂-铈基催化剂，其特征在于，所述表面空位调节剂包括离子半径≥和/或电负性≥1.7的元素；
3.如权利要求1或2所述的铂-铈基催化剂，其特征在于，所述铂纳米团簇的平均尺寸为1nm-5nm，优选为1nm-3nm。
4.如权利要求1-3任一项所述的铂-铈基催化剂，其特征在于，所述铂-铈基催化剂中，铂基还原组分的质量百分比为0.1％-5％，优选为0.5％-1％；
5.如权利要求1-4任一项所述的铂-铈基催化剂，其特征在于，所述铈基载体还包括金属氧化物；
6.一种如权利要求1-5任一项所述铂-铈基催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述铈基载体的制备方法包括：
8.如权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，所述铂基纳米颗粒溶液中铂基纳米颗粒的浓度为1mg/mL-3mg/mL；
9.如权利要求6-8任一项所
10.如权利要求1-5任一项所述铂-铈基催化剂的应用，其特征在于，所述铂-铈基催化剂应用于气体污染物的催化氧化脱除。
...【技术特征摘要】
1.一种铂-铈基催化剂，其特征在于，所述铂-铈基催化剂包括铈基载体和分布于所述铈基载体表面的铂基氧化还原组分；
2.如权利要求1所述的铂-铈基催化剂，其特征在于，所述表面空位调节剂包括离子半径≥和/或电负性≥1.7的元素；
3.如权利要求1或2所述的铂-铈基催化剂，其特征在于，所述铂纳米团簇的平均尺寸为1nm-5nm，优选为1nm-3nm。
4.如权利要求1-3任一项所述的铂-铈基催化剂，其特征在于，所述铂-铈基催化剂中，铂基还原组分的质量百分比为0.1％-5％，优选为0.5％-1％；
5.如权利要求1-4任一项所述的铂-铈基催化剂，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨向光，陈晓辉，刘凯杰，张一波，
申请(专利权)人：中国科学院赣江创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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