[發(fā)明專利]凈化柴油車(chē)尾氣碳煙顆粒的玻璃催化劑及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310300582.0
• 申請(qǐng)日: 2013-07-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103316652A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 牛曉巍;胡曉鈞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 沈陽(yáng)大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J23/04
• 分類號(hào): B01J23/04;B01J23/86
• 代理公司: 沈陽(yáng)技聯(lián)專利代理有限公司 21205
• 代理人: 趙越

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種催化劑及其制備方法，特別是涉及一種凈化柴油車(chē)尾氣碳煙顆粒的玻璃催化劑及其制備方法。

背景技術(shù)

柴油機(jī)具有高的熱效率、經(jīng)濟(jì)性和低的CO₂排放量。因此，柴油車(chē)具有良好的發(fā)展前景。但柴油車(chē)尾氣污染物，尤其是碳煙顆粒物(PM)對(duì)環(huán)境的嚴(yán)重污染及人類健康的影響已備受關(guān)注。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外研究開(kāi)發(fā)的PM氧化催化劑大體可分為：貴金屬催化劑（Pt、Rh、Pb）、過(guò)渡金屬催化劑（Cu、Co、Cr和Mn等）和堿金屬催化劑(Li、Na、K)。其中，貴金屬催化劑對(duì)PM具有很高的催化活性。但是，由于其成本高和硫中毒的敏感性，選用其他的催化劑替代是必需的。過(guò)渡金屬催化劑，通常通過(guò)氧轉(zhuǎn)移機(jī)理和電子轉(zhuǎn)移機(jī)理催化氧化PM，但單一使用催化活性低。堿金屬鉀（K）催化劑具有容易制得、催化效率高與耐硫性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，被公認(rèn)為是具有較強(qiáng)應(yīng)用前景的PM氧化催化劑。雖然K催化劑表現(xiàn)出很高的PM氧化活性，但是柴油車(chē)反復(fù)熱循環(huán)的排氣環(huán)境會(huì)造成K丟失（通過(guò)蒸發(fā)、升華等），這種丟失將致使催化劑活性降低甚至失活。相關(guān)研究表明，涂層負(fù)載K催化劑的方法可以使K催化劑快速釋放其催化活性，但更容易造成K丟失致使催化劑活性降低。而使K進(jìn)入穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的方法可以將K⁺牢固地束縛在晶格內(nèi)抑制其丟失，但同時(shí)也抑制了其高移動(dòng)性能，使催化劑表現(xiàn)出較低的PM氧化活性。因此，設(shè)計(jì)具有高催化活性及穩(wěn)定性，抑制K丟失的催化劑，可避免上述問(wèn)題。

幾個(gè)世紀(jì)前已證實(shí)，含鉀玻璃具有緩慢釋放K的性能。若對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，作為去除柴油車(chē)尾氣PM的催化劑，可實(shí)現(xiàn)面催化活性位的不斷更新表。特別是在柴油車(chē)濕熱的排氣環(huán)境下，這種玻璃促進(jìn)K⁺不斷擴(kuò)散到玻璃表面，補(bǔ)充因高溫?fù)p失的K⁺，提供連續(xù)的表面催化活性位，以保持催化劑的高催化活性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種凈化柴油車(chē)尾氣碳煙顆粒的玻璃催化劑及其制備方法，本發(fā)明在柴油車(chē)催化轉(zhuǎn)換器的金屬載體上提供一種具有高催化活性、高穩(wěn)定性、與金屬載體有著較強(qiáng)結(jié)合能力的凈化柴油車(chē)尾氣碳煙顆粒的玻璃催化劑的成分及制備方法。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

凈化柴油車(chē)尾氣碳煙顆粒的玻璃催化劑，所述催化劑化學(xué)分子式為?(K₂O)_1-x(Al₂O₃)_x(SiO₂)，其組分和質(zhì)量百分比為：

氧化鉀（K₂O）6~55%；二氧化三鋁（AI₂O₃）5~60%；二氧化硅（SiO₂）10~90%。

凈化柴油車(chē)尾氣碳煙顆粒的玻璃催化劑制備方法，所述方法包括以下過(guò)程：

一、首先金屬載體預(yù)處理：

選擇市售鐵鉻鋁合金材料為玻璃催化劑的載體，將金屬載體進(jìn)行表面處理，具體為：

1）將合金載體完全浸入大于60℃濃度為3~40%，摩爾比為1：5～1：1的NaOH與過(guò)氧化氫的熱堿混合溶液中，超聲波清洗0.5～3小時(shí)，堿洗去除金屬表面的油污，蒸餾水清洗干凈堿液，然后烘干；

2）將上述金屬載體完全浸入70℃濃度為3%～40%，體積比為HF:HNO₃=1:1的熱酸混合溶液中，超聲清洗1～40分鐘，蒸餾水清洗干凈酸液，然后烘干；

3）將上述合金金屬載體完全浸入無(wú)水乙醇中清洗，超聲波清洗0.5～3.5小時(shí)，從而增強(qiáng)金屬載體的分散能力，使催化劑分散更均勻，其后烘干；