[發明專利]非貴金屬氮氧化物儲存還原催化劑LaMnO3/K/ZrTiO4制備與應用

無效

• 申請號: 201110069735.6
• 申請日: 2011-03-23
• 公開（公告）號: CN102179242A
• 公開（公告）日: 2011-09-14
• 發明（設計）人: 孟明;何俊俊;何曉霞;李新剛;邱敏
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B01J23/34
• 分類號: B01J23/34;B01D53/94;B01D53/56
• 代理公司: 天津市杰盈專利代理有限公司 12207
• 代理人: 王小靜

技術領域

本發明特別涉及一種非貴金屬氮氧化物儲存還原催化劑LaMnO₃/K/ZrTiO₄制備與應用，屬于稀燃汽油車尾氣催化劑的技術領域。

背景技術

稀燃發動機的應用可以顯著降低燃油消耗，同時減少CO₂排放，然而在此條件下傳統三效催化劑如Pt-Rh/Ce-Zr-Al₂O₃等不能有效去除尾氣中的氮氧化物(NOx)。20世紀90年代中期，豐田公司提出了NOx儲存還原(NSR)的概念，即在稀燃條件下首先利用堿性組分將NOx儲存起來，而后在短暫的富燃條件下NOx得以釋放并被還原性氣體還原生成N₂。目前，氧化鋁負載的鋇基，鈦鋯復合氧化物負載的鉀基等多種催化劑被用于此反應，但是均存在一個普遍的問題：催化劑中的氧化活性組分都是采用貴金屬Pt，而且含量較高，導致催化劑價格昂貴。針對這一缺點，提出一種新的非貴金屬負載鈣鈦礦型催化劑用于稀燃NOx的儲存還原，該催化劑具有良好的氮氧化物儲存性能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種非貴金屬氮氧化物儲存還原催化劑LaMnO₃/K/ZrTiO₄制備與應用。所述催化劑由LaMnO₃鈣鈦礦全取代傳統Pt/K/ZrTiO₄催化劑中的貴金屬Pt，其制備過程簡單，用于氮氧化物儲存效果好。

本發明是通過下述技術方案加以實現的，一種非貴金屬氮氧化物儲存還原催化劑LaMnO₃/K/ZrTiO₄，其特征在于，該催化劑以ZrTiO₄為載體，以LaMnO₃鈣鈦礦作為氧化組分，其中氧化組分為載體ZrTiO₄質量百分為10～30％，用于儲存NOx的輔助組份為鉀，鉀的負載量為LaMnO₃/ZrTiO₄質量百分為2.87％。

上述催化劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

1).以四氯化鈦與氧氯化鋯為原料，按鈦離子和鋯離子摩爾比為1∶1，配制成0.25M的水溶液A；以氨水為原料配制[OH^-]為4M的水溶液B；

2).將步驟1)中制備的A溶液與B溶液按體積比3∶1，在攪拌下將溶液A逐滴加入溶液B中；利用氨水水溶液調節溶液的最終pH為9～10；所得的沉淀液在溫度為60～80℃的水浴中攪拌老化10～15小時，然后過濾，用去離子水洗滌直至用AgNO₃溶液檢測洗滌液無Cl-為止，得到的濾餅于溫度100～150℃干燥20～25小時即獲得前驅體；該前驅體在馬弗爐中以10℃/min升溫速率升溫到700℃，恒溫焙燒4小時，降至室溫后研磨得到ZrTiO₄復合氧化物粉末；

3).以硝酸鑭、醋酸錳和檸檬酸為原料，按照三種物質間的摩爾比為1∶1∶2.2進行配料，配制混合溶液C，該溶液中鑭離子與錳離子摩爾濃度之和為0.720～2.159M；

4).按每克步驟2)制得的ZrTiO₄加入2ml溶液C計算，將混合溶液C加入到載體ZrTiO₄中；在溫度35～45℃使水分蒸干，之后置于溫度100～150℃干燥10～15小時，再于管式爐中以10℃/min升溫速率升至300℃，恒溫焙燒2小時，最后以10℃/min升溫速率升至700，恒溫焙燒8小時，降至室溫后研磨制得負載型鈣鈦礦LaMnO₃/ZrTiO₄粉末；

5).按步驟4)制得的每克粉末加入1ml的濃度為0.362M的碳酸鉀溶液計算，將碳酸鉀溶液加入到步驟4)制得的LaMnO₃/ZrTiO₄中，邊加入邊攪拌制得漿液，然后將漿液在溫度100～150℃干燥10～15小時，再置于馬弗爐中以10℃/min升溫速率升至500℃，恒溫焙燒2小時，得到最終的NSR催化劑LaMnO₃/K/ZrTiO₄。