[發明專利]一種消除柴油車碳煙顆粒的催化劑及其制備方法

無效

• 申請號: 201310018443.9
• 申請日: 2013-01-18
• 公開（公告）號: CN103071510A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 孫敏;朱增贊;張志剛
• 申請（專利權）人: 江蘇藍烽新材料科技有限公司
• 主分類號: B01J23/89
• 分類號: B01J23/89;F01N3/28
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 盧亞麗

技術領域

本發明屬于催化燃燒的技術領域，涉及到一種消除柴油車碳煙顆粒的催化劑及其制備方法。

背景技術

柴油車排放尾氣中的污染物特別是顆粒物（PM）約為汽油車的30-80倍。催化轉化過濾器是減少柴油車顆粒物排放最主要的尾氣后處理方法，而其應用難點在于再生，即將積累的碳煙顆粒物定時去除，使得過濾器得以連續工作。碳煙顆粒的熱氧化溫度高達550-600℃，而柴油車的排氣溫度為150-450℃。因此，高催化氧化活性的催化劑的開發是催化轉化過濾器再生的關鍵技術。

中國專利公開號CN1554859A公開了一種用過濾器和凈化催化劑清除碳煙顆粒物質的方法，使用的是Pt-V₂O₅/Al₂O₃貴金屬催化劑。這些貴金屬催化劑同時還可以催化凈化可溶性有機物（SOF）、HC和CO，但這些含Pt、Pd等貴金屬的催化劑造價大，限制了其在工業生產中的應用。

中國專利公開號CN101822979A公開了一種降低碳煙顆粒燃燒溫度的催化劑及其制備方法，由錳的氧化物和堿金屬、堿土金屬或稀土金屬組成。該催化劑能在緊密接觸狀態下將碳煙燃燒的溫度降低到345℃，處于柴油車尾氣的溫度范圍內。但這些催化劑含有在水蒸氣環境下容易流失的堿金屬，限制了其在工業中的應用。

中國專利公開號CN101439261A公開了一種碳煙顆粒凈化用鈷鈰氧化物催化劑及其制備方法。該催化劑為雙氧化物復合催化劑，尤其是由鈷擔載于納米二氧化鈰上或鈷與鈰的體相混合氧化物組成，且不含貴金屬成分。該催化劑為納米顆粒，在催化劑與碳煙顆粒松散接觸狀態下，燃燒峰值溫度最低達到364℃，對碳煙顆粒催化燃燒的活性與擔載的貴金屬催化劑相當。

美國專利US7030054B2公開了一種不使用貴金屬的用于碳煙顆粒催化凈化的催化劑及其制備方法。該催化劑組成為銀或者鈷改性的氧化鈰催化劑，具備良好的碳煙氧化性能，適合用作過濾器中的催化涂層。在NO2和O2存在的條件下，銀改性的氧化鈰或者鈷改性的氧化鈰在250-300℃溫度范圍內將碳煙氧化。催化劑成本高，且生產過程會產生廢水等有毒物質，需要過濾處理，工藝復雜，增加成本。

現有技術大部分采用了含Pt、Pd等或不含鉑系貴金屬或利用銀或者鈷改性的氧化鈰等稀土金屬來提高催化性能，成本高，不適合工業化生產。此外，有些在生產過程會有廢水產生需要處理，工藝復雜。

發明內容

本發明的目的是提供一種消除柴油車碳煙顆粒的催化劑，以提高催化活性、降低成本、簡化工藝、易于操作、適于工業化生產，可用于柴油車尾氣凈化催化劑的涂層中，在保證降低柴油車尾氣中顆粒物的氧化溫度，加快催化過濾器的再生。

為了解決以上技術問題，本發明所采用的技術方案如下。

一種消除柴油車碳煙顆粒的催化劑，其特征在于：該催化劑為堿土金屬Ba改性的Co基復合氧化物擔載Ag催化劑，其表達式為：Ag_x/Ba_0.1Co_yM_1-y，表達式中M為過渡金屬Cu、Fe或Mn中的任一種，x、y、0.1表示摩爾比，其中x=0.05～0.2，y=0.8～0.95；所述Co基復合氧化物為Co₃O₄與過渡金屬CuO、Fe₂O₃或MnO_x中的任一種的混合物，Co₃O₄和CuO、Fe₂O₃或MnO_x之間的協同作用能提高催化活性；所述擔載Ag的存在形式為金屬單質Ag，金屬態Ag的催化活性最佳；所述復合氧化物中摩爾比Ba/（Co+過渡金屬）為0.1，此比例的Ba改性的Co基復合氧化物催化活性最佳。

一種制備以上消除柴油車碳煙顆粒的催化劑的方法，其特征在于步驟如下：

步驟1，稱取鈷鹽、過渡金屬鹽、鋇鹽和銀鹽，其中鈷鹽可以為硝酸鈷、過渡金屬鹽可以為硝酸鐵或硝酸錳、鋇鹽可以為醋酸鋇，銀鹽可以為硝酸銀或硝酸銅，然后加入到去離子水中配成混合溶液，混合溶液中金屬陽離子濃度為0.1～1mol/L；

步驟2，往混合溶液中加入檸檬酸，加入的檸檬酸和混合溶液中金屬陽離子的摩爾比為1.3～2，此范圍內，凝膠效果最好；加熱溫度為80～90℃，此范圍內，凝膠形成速度比較合適，得到的產品效果最好；加熱攪拌蒸干；