本公開涉及在高溫下抗燒結(jié)的催化劑以及用于制備在高溫下抗燒結(jié)的催化劑的低成本方法。

背景技術(shù)：

本部分提供涉及本發(fā)明的背景信息，卻不一定是現(xiàn)有技術(shù)。

金屬納米顆粒可以成為在各種應(yīng)用(例如，用于燃料、化學(xué)制品和藥品的生產(chǎn)，以及用于來自汽車、工廠和發(fā)電廠的排放物控制)中使用的催化劑的活性部位的組成部分。由于金屬納米顆粒傾向于聚集，這會(huì)減小它們的表面區(qū)域并降低活性部位的可接近性，因此，它們經(jīng)常耦接到載體材料。該載體在物理上使得金屬納米顆粒分離，以防止其聚集，并用來增加它們的表面區(qū)域并增強(qiáng)活性部位的可接近性。因而，催化劑系統(tǒng)通常包括一種或多種化合物；多孔催化劑載體材料；以及一種或多種可選的活化劑。

在連續(xù)使用之后，尤其是在升高的溫度下，包括被載金屬納米顆粒的催化劑系統(tǒng)由于燒結(jié)而失去催化活性，例如在高溫下發(fā)生的熱失活。通過各種機(jī)理，燒結(jié)導(dǎo)致金屬顆粒在載體上的尺寸分布的變化以及平均顆粒尺寸的增大；因此，減小了活性催化劑化合物的表面區(qū)域。例如，顆粒遷移和聚結(jié)屬于燒結(jié)的一種形式，其中，金屬納米顆粒的顆粒移動(dòng)或擴(kuò)散穿過載體表面，或通過蒸汽相，并與另一納米顆粒聚結(jié)，引起納米顆粒增長(zhǎng)。燒結(jié)的另一種形式是奧斯特瓦爾德熟化，其中自由能的差異以及集中在載體表面上的局部原子驅(qū)動(dòng)移動(dòng)物質(zhì)的遷移。在燒結(jié)過程發(fā)生之后，催化劑活性可能減少。因此，催化劑系統(tǒng)經(jīng)常負(fù)載足夠量的被載金屬納米顆粒，以補(bǔ)償隨時(shí)間的催化劑活性的損失，并繼續(xù)能夠，例如，在經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間高溫下操作后符合排放標(biāo)準(zhǔn)。

采用多種技術(shù)，以減少金屬納米顆粒催化劑的燒結(jié)。例如，金屬與其他金屬形成合金；通過，例如，原子層沉積，無定型涂層將金屬納米負(fù)載顆粒包裹，并且試圖將穩(wěn)固金屬納米顆粒錨定在載體上。然而，這些基于化學(xué)處理的技術(shù)導(dǎo)致有限的成效。相應(yīng)地，仍然存在改善抗燒結(jié)催化劑的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本部分提供對(duì)本發(fā)明的總的概述，其不是對(duì)其所有范圍或全部特征的全面公開。

本技術(shù)提供一種制備抗燒結(jié)催化劑系統(tǒng)的方法。催化劑系統(tǒng)可以包括至少一種催化劑活性材料和多孔載體。該方法包括使結(jié)合至載體上的顆粒與包括金屬鹽的溶液接觸；將金屬鹽沉積在顆粒和載體上；并且煅燒金屬鹽，以生成在顆粒和載體上的金屬氧化物的多孔涂層。

本技術(shù)也提供另一種制備抗燒結(jié)催化劑系統(tǒng)的方法。該方法包括將納米顆粒催化劑結(jié)合至包括金屬氧化物的載體上；將金屬鹽涂覆在納米顆粒催化劑和載體的表面；并且，以大于或等于約120℃且小于或等于約180℃的溫度，加熱納米顆粒催化劑、載體和金屬鹽，時(shí)間大于或等于約2分鐘且小于或等于約60分鐘，從而生成包括金屬氧化物納米顆粒的多孔涂層。多孔涂層設(shè)置在納米顆粒催化劑和載體上。

而且，本技術(shù)提供一種抗燒結(jié)的催化劑系統(tǒng)。該催化劑系統(tǒng)包括結(jié)合至金屬氧化物載體的鉑族金屬催化劑；以及設(shè)置在鉑族金屬催化劑和金屬氧化物載體上的金屬氧化物納米顆粒涂層。在一些變型中，涂層的孔隙率大于或等于約20％且小于或等于約70％。涂層的平均孔徑大于或等于約0.5nm且小于或等于約30nm，可選擇地大于或等于約10nm且小于或等于約30nm，在其他變型中，其平局孔徑大于或等于0.5nm且小于或等于約20nm，可選擇地大于或等于約10nm且小于或等于約20nm。催化劑是抗燒結(jié)的。

從這里所提供的描述來看，其它區(qū)域的應(yīng)用顯而易見。本發(fā)明內(nèi)容中的描述和具體實(shí)例僅以示意性為目的，而不旨在限定本發(fā)明的范圍。

附圖說明

這里的所描述的附圖僅以對(duì)所選實(shí)施例以及并非所有的可行實(shí)現(xiàn)形式的示意性為目的，不旨在限制本發(fā)明的范圍。

圖1是根據(jù)本技術(shù)某些方面制備的抗燒結(jié)催化劑系統(tǒng)的示意圖。

圖2是圖1的一部分的分解圖，示出了結(jié)合至金屬氧化物載體的金屬納米顆粒催化劑以及設(shè)置在金屬納米顆粒催化劑和金屬氧化物載體上的多孔涂層；以及

圖3是示出了分散測(cè)試結(jié)果的圖表。

在所有的附圖中，相應(yīng)的附圖標(biāo)記指代相應(yīng)的部件。

具體實(shí)施方式

提供這些實(shí)施例，以使得本發(fā)明將是詳盡且完整的且將把本發(fā)明的范圍充分地傳達(dá)給所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員。闡述了許多特定細(xì)節(jié)，諸如特定組分、成分、裝置和方法的實(shí)例，以便提供本發(fā)明的實(shí)施例的透徹理解。對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員明顯的是，不需要使用具體細(xì)節(jié)，示例性實(shí)施例可以以不同形式而實(shí)現(xiàn)，并且這些形式都不應(yīng)理解為對(duì)發(fā)明范圍的限制。在一些示例性實(shí)施例中，不會(huì)詳細(xì)描述公知的工藝、公知的裝置結(jié)構(gòu)和公知的技術(shù)。

這里所使用的術(shù)語只是用于描述具體示例性實(shí)施例，而不旨在限制。如這里所用，除非上下文另有明確說明，否則單數(shù)形式“一”、“一個(gè)”和“該”可以旨在包括復(fù)數(shù)形式。術(shù)語“包括”、“包含”和“具有”是包括性的，并且因此說明存在所陳述的特征、元件、組分、步驟、整體、操作和/或部件，但不排除一個(gè)或多個(gè)其它特征、整體、步驟、操作、元件、部件和/或組群的存在或增加。盡管開放式術(shù)語“包括”應(yīng)理解為非限制術(shù)語，用于描述和要求保護(hù)這里提出的多個(gè)實(shí)施例，但是在某些方面，該術(shù)語可以可替換地理解為更具限制性的術(shù)語，諸如“由...組成”或“基本由...組成”。因此，對(duì)于任何描述組分、材料、部件、元件、特征、整體、操作和/或工藝步驟的給定實(shí)施例，本發(fā)明也具體地包括由有以下組成或基本有以下組成的實(shí)施例：該所描述的組分、材料、部件、元件、特征、整體、操作和/或工藝步驟。在“由...組成”的情形中，可替換的實(shí)施例不包括任何額外的組分、材料、部件、元件、特征、整體、操作和/或工藝步驟，但是在“基本由...組成”的情形中，實(shí)質(zhì)上影響到本質(zhì)和新穎特性的任何額外的組分、材料、部件、元件、特征、整體、操作和/或工藝步驟都不包括在該實(shí)施例中，而實(shí)質(zhì)上不影響到本質(zhì)和新穎特性的任何額外的組分、材料、部件、元件、特征、整體、操作和/或工藝步驟可以包括在該實(shí)施例中。

除非被具體識(shí)別為以一種次序進(jìn)行，這里所述的任何方法步驟、工藝和操作不應(yīng)理解為必定需要以所討論或所示的具體次序進(jìn)行。還應(yīng)注意，除非另有說明，否則可以采用額外的或替換的步驟。

當(dāng)部件、元件或?qū)颖恢笧椤霸凇?、“接合到”、“連接到”或“耦接到”另一個(gè)元件或?qū)?，其可能直接在、接合、連接或耦接到另一個(gè)部件、元件或?qū)樱蛘呖梢源嬖趯?duì)元件或?qū)拥母缮?。相反地，?dāng)元件被指為“直接在”、“直接接合到”、“直接連接到”或“直接耦接到”另一個(gè)元件或?qū)樱梢圆淮嬖趯?duì)元件或?qū)拥母缮?。?yīng)當(dāng)以類似的方式來解釋用于描述元件之間關(guān)系的其他詞語(例如，“在......之間”和“直接在......之間”，“鄰近”和“直接鄰近”等)。如這里所用，術(shù)語“和/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的所列的事物的任意和所有組合。

空間或時(shí)間相對(duì)術(shù)語，諸如“之前”、“之后”“內(nèi)(部)”、“外(部)”、“之下”、“低于”、“之上”、“高于”等，如圖中所示出，在這里可以用于便于描述一個(gè)元件或特征與另一個(gè)元件或特征的關(guān)系。空間或時(shí)間相對(duì)術(shù)語可以旨在包括，除了圖中描繪的方位之外，使用中或操作中的裝置或系統(tǒng)的不同方位。

貫穿本發(fā)明的是，用數(shù)值表示對(duì)范圍的大致度量或界限，從而包括對(duì)給定值的微小偏差以及具有所提及值的約值和與所提及值完全相等的值的實(shí)施例。本說明書中(包括所附權(quán)利要求書)的所有參數(shù)數(shù)值(例如，關(guān)于數(shù)量或條件的)應(yīng)被理解為在一切情況下被術(shù)語“大約”修飾，不論“大約”是否出現(xiàn)在數(shù)值前?！按蠹s”表示，所述數(shù)值允許稍許的不精確(一定程度上近似于數(shù)值中的精確值；大約或相當(dāng)?shù)亟咏鼣?shù)值；接近地)。如果由“大約”所造成的不精確不在本領(lǐng)域中作此通常意義的另外理解，則這里所用的“大約”至少表示可能在度量和使用這樣的參數(shù)時(shí)產(chǎn)生的變型。

此外，公開的范圍包括所有值的公開以及在整個(gè)范圍內(nèi)進(jìn)一步分割的范圍，包括針對(duì)范圍給定的端點(diǎn)和子范圍。如本文所用，除非另有說明，范圍包括端點(diǎn)，并且包括所有不同值以及在整個(gè)范圍內(nèi)進(jìn)一步劃分范圍的公開。因此，例如，范圍“從a到b”或“從大致的a到大致的b”包括a和b。

將更詳細(xì)地參考附圖描述示例性實(shí)施例。

用于穩(wěn)定金屬納米顆粒的基于化學(xué)處理的方法取得了有限的成效。因此，本技術(shù)提供一種用于最小化或消除燒結(jié)的基于溶液的方法。該方法生成在被載金屬納米顆粒上的多孔涂層，其通過抑制老化而減少了由燒結(jié)導(dǎo)致的催化劑活性損失。當(dāng)前的基于溶液的方法，相對(duì)于其他基于化學(xué)處理的方法，是一種低成本的濕化學(xué)處理工藝，其產(chǎn)生更高的高溫耐久性并且降低了催化劑金屬負(fù)載要求，這導(dǎo)致了極大的成本節(jié)約。例如，相對(duì)于具有相同催化劑和載體材料的，卻沒有多孔涂層的傳統(tǒng)催化劑系統(tǒng)，本技術(shù)可以將金屬負(fù)載要求降低30％或以上，40％或以上，50％或以上，60％或以上，70％或以上，80％或以上，或者90％或以上，如，從約30％到約90％，從約40％到約80％，從約50％到約80％，從約60％到約80％，或者從約70％到約80％。

相應(yīng)地，本技術(shù)提供一種通過基于溶液的方法制備催化劑的方法。該方法包括將至少一種納米顆粒催化劑結(jié)合至包括金屬氧化物的載體。該納米催化劑包括鉑族金屬(pgm)納米顆粒(諸如釕、銠、鈀、鋨、銥或鉑的納米顆粒中的一種或多種)、貴金屬(諸如re、cu、ag、au或hg的納米顆粒中的一種或多種)、其他金屬(諸如na、k、mg、ca或ba的納米顆粒中的一個(gè)或多個(gè))或者其組合。納米顆粒催化劑的最大直徑可以大于或等于約2nm且小于或等于約10nm，諸如直徑約2nm、約3nm、約4nm、約5nm、約6nm、約7nm、約8nm、約9nm、或約10nm。

催化劑載體可以包括金屬氧化物，其選自包括al2o3、ceo2、zro2、tio2、sio2、mgo、zno、bao、k2o、na2o、cao及其組合的組。載體直徑大于或等于約0.8μm且小于或等于約5μm、大于或等于約1μm且小于或等于約4μm、大于或等于約1.5μm且小于或等于約3.5μm、或者大于或等于約2μm且小于或等于約3μm，諸如直徑約0.8μm、約1μm、約1.5μm、約2μm、約2.5μm、約3μm、約3.5μm、約4μm、約4.5μm或約5μm。

在獲取結(jié)合至催化劑載體的催化劑顆粒(這里也稱為被載納米顆粒)后，方法包括使被載納米顆粒接觸到包括溶解在溶劑中的金屬鹽的溶液。在多個(gè)實(shí)施例中，金屬鹽是包括al、ce、zr、ti、si、mg、zn、ba、k、na、ca及其組合的鹽。此外，金屬鹽濃度可以，相對(duì)于催化劑載體的重量，大于或等于約1重量％且小于或等于約50重量％。在非限制性實(shí)例中，al的鹽包括alcl3、al(no3)3、al(oh)3、al2(so4)3、al(clo3)3、alo4p以及al(po3)3；ce的鹽包括ce(no3)3、ce(oh4)、ce2(so4)3以及ce(so4)2；zr的鹽包括zr(hpo4)2、zr(oh)4以及zr(so4)2；ti的鹽包括tioso4和tiopo4；si的鹽包括sipo4(oh)；mg的鹽包括mgso4、mg(no3)2、mghpo4以及mg3(po4)2；zn的鹽包括zn(no3)2、zn3(po4)2以及znso4；ba的鹽包括baco3、bacl2以及bacro4；k的鹽包括khso4、kcl、k2co3、k2cro4、k2cr2o7、koh、kio3、ki、k2mno4、kvo3、k2moo4、kno3、kclo4、k2s2o8、k2hpo4、k4p2o7以及k2so4；na的鹽包括nabr、nacl、na2co3、na2cro4、hcoona、nahso4、naoh、nabo2、na2o3si、navo3、na2moo4、nano3、naooccoona、namno4、na3po4、na2hpo4、na2h2p2o7、na4p2o7、na2so4以及na3p3o9；ca的鹽包括cacl2、caco3、cafpo3、ca(oh)2、ca(io3)2、ca(no3)2、ca(no2)2、cac2o4、ca(h2po4)2、ca2p2o7以及caso4；以及這些鹽的任意組合。溶劑是非限制性的，且可以是水、酒精或其他有機(jī)溶質(zhì)。

其次，方法包括將金屬鹽涂覆到催化劑納米顆粒和催化劑載體的表面。將金屬鹽涂覆到納米顆粒和載體的表面包括：將溶劑從被載納米顆粒中移除，可以是通過蒸發(fā)或干燥，并且將金屬鹽沉積在納米顆粒和載體的表面。在多個(gè)實(shí)施例中，溶劑的蒸發(fā)或干燥是通過增大溫度或減小與金屬鹽溶液接觸的被載納米顆粒的壓力，從而將金屬鹽沉積在納米顆粒和載體表面，而實(shí)現(xiàn)的。在多個(gè)實(shí)施例中，干燥是在以下溫度下實(shí)現(xiàn)的：大于或等于約50℃且小于或等于約250℃，諸如約50℃、約100℃、約150℃、約200℃或約250℃。干燥進(jìn)行的時(shí)間大于或等于約2分鐘且小于或等于約60分鐘，諸如約2分鐘、約4分鐘、約6分鐘、約8分鐘、約10分鐘、約20分鐘、約40分鐘或約60分鐘。然而，可以理解，其他可以采用其他溫度和持續(xù)時(shí)間，來將溶劑從被載納米顆粒上移除。

該方法還包括：煅燒金屬鹽，以在顆粒和載體上生成結(jié)晶的、金屬氧化物的多孔涂層，其中金屬氧化物來自金屬鹽。多孔涂層的孔隙率(即相對(duì)于涂層體積的孔隙體積)大于或等于約20％且小于或等于約70％，諸如孔隙率約20％、約30％、約40％、約50％、約60％或約70％。在一些實(shí)施例中，將金屬鹽涂覆到催化劑納米顆粒和催化劑載體的表面與煅燒同時(shí)進(jìn)行。煅燒包括將納米顆粒催化劑、載體和金屬鹽加熱，溫度大于或等于約100℃且小于或等于約1000℃，諸如溫度約100℃、約150℃、約200℃、約250℃、約300℃、約350℃、約400℃、約450℃、約500℃、約550℃、約600℃、約650℃、約700℃、約750℃、約800℃、約850℃、約900℃、約950℃、或約1000℃，其時(shí)間大于或等于約20分鐘且小于或等于約5小時(shí)，諸如時(shí)間約20分鐘、約30分鐘、約40分鐘、約1小時(shí)、約1.5小時(shí)、約2.0小時(shí)、約2.5小時(shí)、約3.0小時(shí)、約3.5小時(shí)、約4.0小時(shí)、約4.5小時(shí)或約5.0小時(shí)，從而生成在納米顆粒和載體上的金屬氧化物納米顆粒的多孔涂層。在多個(gè)方面，煅燒期間施加的溫度不超過來自金屬鹽的金屬氧化物的熔點(diǎn)。由金屬鹽形成的金屬氧化物的實(shí)例包括al2o3、ceo2、zro2、tio2、sio2、mgo、zno、bao、k2o、na2o、cao以及其組合。金屬氧化物納米顆粒的最大直徑大于或等于約0.5nm且小于或等于約50nm、大于或等于約1nm且小于或等于約25nm、大于或等于約2nm且小于或等于約10nm，諸如直徑約0.5nm、約1nm、約2nm、約3nm、約4nm、約5nm、約10nm、約15nm、約20nm、約25nm、約30nm、約35nm、約40nm、約45nm或約50nm。

參照?qǐng)D1，本技術(shù)也提供了一種催化劑系統(tǒng)10，其抗燒結(jié)且在長(zhǎng)時(shí)間暴露于高溫之后保持催化劑活性。催化劑系統(tǒng)10可以是由這里提供的方法所生成的催化劑系統(tǒng)。催化劑包括結(jié)合至催化劑金屬氧化物載體14的金屬納米顆粒12(催化劑)，以及設(shè)置在金屬納米顆粒12上且在金屬氧化物載體14上的金屬氧化物納米顆粒18的結(jié)晶涂層16。在多個(gè)實(shí)施例中，金屬納米顆粒12直接或間接地耦接到金屬氧化物載體14上。金屬納米顆粒12在催化劑載體上的負(fù)載密度大于或等于約0.25％(w/w)且小于或等于約10％(w/w)，諸如負(fù)載密度約0.25％(w/w)、約0.5％(w/w)、約1.0％(w/w)、約1.5％(w/w)、約2.0％(w/w)、約2.5％(w/w)、約3.0％(w/w)、約3.5％(w/w)、約4.0％(w/w)、約4.5％(w/w)、約5.0％(w/w)、約5.5％(w/w)、約6.0％(w/w)、約6.5％(w/w)、約7.0％(w/w)、約7.5％(w/w)、約8.0％(w/w)、約8.5％(w/w)、約9.0％(w/w)、約9.5％(w/w)或約10.0％(w/w)。在一些實(shí)施例中，金屬納米顆粒12在金屬氧化物載體14的負(fù)載密度大約是1.5％(w/w)。圖2示出催化劑系統(tǒng)10的分解圖，其示出結(jié)合至金屬氧化物載體14的金屬納米顆粒12(即，被載納米顆粒20)。

如上面關(guān)于催化劑制備方法的描述，納米顆粒12可以包括鉑族金屬(pgm)納米顆粒(諸如ru、rh、pd、os、ir或pt的納米顆粒)、貴金屬(諸如re、cu、ag、au或hg的納米顆粒)、其他金屬(諸如re、cu、ag、au或hg的納米顆粒)或其組合。在一些變型中，納米顆粒最大平均直徑d1可以大于或等于約2nm且小于或等于約10nm，諸如直徑約2nm、約3nm、約4nm、約5nm、約6nm、約7nm、約8nm、約9nm、或約10nm。

金屬氧化物載體14選擇性地包括從包括al2o3、ceo2、zro2、tio2、sio2、mgo、zno、bao、k2o、na2o、cao及其組合的組中選出的金屬氧化物。然而，可以理解，該金屬氧化物的組不被限制，且其他金屬氧化物可以用于載體14。載體14的最大平均直徑d2大于或等于約0.8μm且小于或等于約5μm、大于或等于約1μm且小于或等于約4μm、大于或等于約1.5μm且小于或等于約3.5μm、或者大于或等于約2μm且小于或等于約3μm，諸如直徑約0.8μm、約1μm、約1.5μm、約2μm、約2.5μm、約3μm、約3.5μm、約4μm、約4.5μm或約5μm。應(yīng)當(dāng)注意，如本領(lǐng)域已知的，催化劑金屬氧化物載體14可以具有除如圖1所示平面結(jié)構(gòu)之外的形狀或形式，例如，其可以具有傳統(tǒng)的整體的或蜂窩形形狀，或者催化劑載體可以是珠粒的形式，用于填充床催化劑。此外，金屬氧化物載體14的表面區(qū)域大于或等于約50m²/g且小于或等于約150m²/g、大于或等于約75m²/g且小于或等于約125m²/g，諸如表面區(qū)域約75m²/g、約80m²/g、約90m²/g、約100m²/g、約110m²/g、約120m²/g、約130m²/g、約140m²/g、約145m²/g或約150m²/g。

結(jié)晶涂層16包括金屬氧化物納米顆粒18，可以是al2o3、ceo2、zro2、tio2、sio2、mgo、zno、bao、k2o、na2o、cao及其組合。金屬氧化物納米顆粒的平均最大直徑d3大于或等于約0.5nm且小于或等于約50nm、大于或等于約1nm且小于或等于約25nm、大于或等于約2nm且小于或等于約10nm，諸如直徑約0.5nm、約1nm、約2nm、約3nm、約4nm、約5nm、約10nm、約15nm、約20nm、約25nm、約30nm、約35nm、約40nm、約45nm或約50nm。然而，包括金屬氧化物納米顆粒18的涂層16是結(jié)晶的。

金屬氧化物納米顆粒18的結(jié)晶涂層16覆蓋大于或等于約5％且小于或等于約100％的鉑族金屬催化劑的表面區(qū)域，并且包括多個(gè)孔隙22，即其是多孔的，這使得反應(yīng)氣體分子可以接近具有催化劑活性的金屬納米顆粒12，但是金屬顆?；蛘羝?4不會(huì)與金屬納米顆粒12聚結(jié)。因此，通過增加催化系統(tǒng)10的表面區(qū)域，將由于催化劑10持續(xù)受到高溫而使得顆粒遷移和聚結(jié)或奧斯特瓦爾德熟化，從而生成的顆?；蛘羝?4捕集或沉積下來，涂層16使得催化劑系統(tǒng)10抵抗燒結(jié)或熱降解。此外，被捕集或沉積在孔隙22或涂層16內(nèi)的顆粒24保持催化劑活性，其可以表示為催化劑金屬分散。

“催化劑金屬分撒率”指的是金屬催化劑12表面部位與整個(gè)催化劑系統(tǒng)10的質(zhì)量的比。因此，相對(duì)于低分散率的催化劑系統(tǒng)，高分散率的催化劑系統(tǒng)將具有更小且更加高度分散的金屬催化劑。相對(duì)于與催化劑系統(tǒng)10相當(dāng)?shù)?、且沒有多孔涂層的催化劑系統(tǒng)，在暴露于約650℃的溫度下持續(xù)約2小時(shí)之后，具有較大抗燒結(jié)性的催化劑系統(tǒng)具有小于約74％的分散率損失?？篃Y(jié)的催化劑系統(tǒng)是，在暴露于約650℃的溫度下持續(xù)約2小時(shí)之后，分散率損失小于或等于約20％、小于或等于約15％、小于或等于約10％的催化劑系統(tǒng)。

在多個(gè)實(shí)施例中，孔隙的平均直徑d4大于或等于約0.5nm且小于或等于約30nm，諸如直徑約0.5nm、約1.0nm、約2.0nm、約3.0nm、約4.0nm、約5.0nm、約6.0nm、約7.0nm、約8.0nm、約9.0nm、約10.0nm、約11.0nm、約12.0nm、約13.0nm、約14.0nm、約15.0nm、約16.0nm、約17.0nm、約18.0nm、約19.0nm或約20.0nm。在多個(gè)實(shí)施例中，涂層16覆蓋的表面區(qū)域大于或等于約5％且小于或等于約100％，包括金屬納米顆粒12和催化劑載體14的暴露表面，或者覆蓋金屬納米顆粒12和載體14的暴露表面的合并表面區(qū)域的大于或等于約20％且小于或等于約90％的面積。在多個(gè)實(shí)施例中，涂層16覆蓋約5％、約10％、約15％、約20％、約25％、約30％、約35％、約40％、約45％、約50％、約55％、約60％、約65％、約70％、約75％、約80％、約85％、約90％、約95％或約100％的表面區(qū)域，包括金屬納米顆粒12和催化劑載體14的暴露區(qū)域。此外，涂層16的孔隙率大于或等于約20％且小于或等于約70％，諸如孔隙率約20％、約30％、約40％、約50％、約60％或約70％。

在某些實(shí)施例中，涂層16的金屬氧化物顆粒18包括與金屬氧化物載體14組分相同的金屬氧化物組分。在其他實(shí)施例中，涂層16的金屬氧化物納米顆粒18包括與載體14不同的金屬氧化物。在另外的實(shí)施例中，涂層16包括多種不同金屬氧化物。因此，催化劑系統(tǒng)10可以包括一種金屬納米顆粒12和金屬氧化物載體14或多種金屬納米顆粒12和金屬氧化物載體14。本技術(shù)的實(shí)施例進(jìn)一步通過下面的非限制性實(shí)例示出。

實(shí)例1

一種包括結(jié)合至al2o3(鋁)載體的pgm納米顆粒的被載納米顆粒的粉末與al³⁺的水溶液相接觸。該溶液在150℃之下被干燥10分鐘，以去除水分，并且之后在500℃下被煅燒2小時(shí)，以在被載納米顆粒(被稱為“帶有涂層的被載納米顆?！?上生成多孔鋁涂層。

帶有涂層的被載納米顆粒以及不帶涂層的被載納米顆粒的對(duì)照通過在空氣中加熱到650℃持續(xù)2個(gè)小時(shí)而受到老化作用。之后，對(duì)該帶有涂層的被載納米顆粒和對(duì)照的被載顆粒進(jìn)行分散測(cè)試，其中測(cè)量氣體的吸收，從而確認(rèn)pgm納米顆粒分散率的量。圖3中圖表30示出分散測(cè)試的結(jié)果。圖表30示出在老化34之前，在對(duì)不帶涂層的被載納米顆粒對(duì)照38和帶涂層的被載納米顆粒40進(jìn)行老化36之后，的分散率(5)32。此處，在老化34之前，相對(duì)于對(duì)照被載納米顆粒38的老化36之后，在對(duì)照被載納米顆粒38中損失大約75％的pgm納米顆粒。然而，在老化34前，縣歸于帶涂層被載納米顆粒40的老化36之后，帶涂層被載納米顆粒40僅僅損失約10％的pgm納米顆粒。這些結(jié)構(gòu)示出帶涂層被載pgm納米顆粒的抗燒結(jié)性。

為了評(píng)估活性，采用co氧化反應(yīng)(co+o2)。隨著反應(yīng)溫度的增加，0.5％的co、0.5％的o2和5％的h2o的氣流流入催化劑?？偭魉贋?.5l/min，余量包括n2氣體。催化后檢測(cè)到的co的量被測(cè)量，從而評(píng)估反應(yīng)程度。用于評(píng)估滑行的度量是t50，在此溫度下，50％的co氣流在催化劑上被氧化。在將被載納米顆粒的對(duì)照和帶涂層被載納米顆粒置于上述獲取條件中之后，被載納米顆粒的對(duì)照與帶涂層被載納米顆粒分別提供208℃和200℃的t50值。

出于示出和描述的目的，提供了前面的實(shí)施例描述。其目的并不在于窮舉或限制本發(fā)明。具體實(shí)施例的單獨(dú)元素或特征通常不限于該具體實(shí)施例，然而，即使沒有具體示出或描述，在可適用的情況下，具體實(shí)施例的單獨(dú)元素或特征可互換并且可以用在所選實(shí)施例中。具體實(shí)施例的單獨(dú)元素或特征可以以許多方式發(fā)生變化。這樣的變型不能視為脫離了本發(fā)明，且所有這樣的修改都應(yīng)認(rèn)為被包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。