基于活性组分微化学状态调控的高性能Rh/CeO_(2)-ZrO_(2)-Al_(2)O_(3)催化剂构筑及三效催化性能

近年来,贵金属Pt、Pd、Rh价格不断攀升,提高贵金属利用效率成为未来汽油车三效催化剂的发展趋势之一。本文协同液相还原和气氛热处理技术精细调控贵金属铑(Rh)的微化学状态,以优化低含量Rh基催化剂的催化性能。同时,采用X射线粉末衍射(XRD)、H2-程序升温还原(H2-TPR)、CO化学吸附、X射线光电子能谱(XPS)、CO-漫反射红外(COFTIR)、透射电镜(TEM)和原位漫反射傅里叶变换红外吸收光谱(in situ DRIFTS)等催化剂表征方法,详细研究了Rh微化学状态(价态比例、分散性等)与催化性能之间的关系。活性测试结果表明,通过上述协同方法制备的re-Rh/CeO_(2)-ZrO_(2)-Al_(2)O_(3)-H2(re-Rh/CZA-H2)催化剂表现出最好的催化活性,并且拓宽了空燃比操作窗口,其T90值分别比液相还原法和浸渍法合成的催化剂低30–73℃和51–86℃。此外,通过协同方法制备的催化剂老化后也表现出优异的催化活性和高温热稳定性,其T50和T90值均低于新鲜样品。构效关系结果表明,re-Rh/CZA-H2催化剂优异的催化性能归因于Rh物种具有最佳价态比例和高分散性,从而增加了活性位点的数量。同时,re-Rh/CZA-H2-a催化剂具有相当优异的高温热稳定性,这归因于载体材料的结构稳定性,及活性Rh物种的高含量和高分散,从而暴露出更多的活性位点,促进反应物的吸附和转化。因此,采用本工作提出的协同方法来调整贵金属的微化学状态,可以提高催化剂的催化活性、高温稳定性以及空燃比操作窗口,为设计低负载量Rh基三效催化剂提供一个新思路。