[發明專利]用于柴油車尾氣中碳煙消除催化劑的制備方法與應用

無效

• 申請號: 201410217081.0
• 申請日: 2014-05-21
• 公開（公告）號: CN103977791A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 孟明;代方方;曹春梅
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B01J23/34
• 分類號: B01J23/34;B01D53/94
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王麗

技術領域

本發明涉及一種用于柴油車尾氣中碳煙顆粒催化消除的錳鈰基混合氧化物催化劑的配方與制備方法，屬于柴油車尾氣凈化催化劑的技術領域。

背景技術

由于柴油發動機相對汽油機具有較高的燃油經濟性，較低的運行成本和良好的耐久性，在機動車市場得到了越來越廣泛的應用。然而，柴油車排放的碳煙顆粒給人類的身體健康和賴以生存的環境帶來了嚴重的損害。由于單純地改進發動機只能將碳煙顆粒降低到有限的水平，不能滿足日益嚴格的排放法規，所以，必須開發高效的催化后處理技術以達到消除碳煙顆粒污染物的目的。目前，用于消除這種有害物質的催化劑主要有貴金屬、鈣鈦礦、金屬復合氧化物等，但是均存在一個普遍的問題：催化劑成本較高，活性穩定性和結構穩定性不高。根據這種不足，本發明提供了一種消除碳煙顆粒的催化劑的配方、制備方法與應用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種消除碳煙顆粒的催化劑配方、制備方法與應用，所述的錳鈰混合氧化物催化劑制備方法與過程簡單，成本低，用于碳煙顆粒催化消除的活性好。

本發明是通過下述技術方案加以實現：

一種消除柴油車尾氣中碳煙顆粒的錳鈰混合氧化物催化劑，其特征在于：該催化劑的組成為錳基氧化物和鈰基氧化物混合物，其中Ce:Mn原子比范圍為0.11～1。

本發明的催化劑的制備方法，其特征步驟如下：

1)無水醋酸錳、五水醋酸鈰按照Ce/Mn摩爾比0.11～1稱量后，溶于去離子水中，制成Ce³⁺，Mn²⁺離子的混合溶液；同時配置碳酸銨溶液作為沉淀劑；

2)將步驟1中所得的Ce³⁺，Mn²⁺離子的混合溶液在室溫(20～30℃)下滴加到碳酸銨溶液中，澄清溶液立即變渾濁，產生沉淀，滴加的過程中要持續攪拌；

3)步驟2中得到的沉淀液前體充分攪拌后靜置老化4～8小時，所得沉淀產物減壓抽濾，并用去離子水充分洗滌，再在烘箱中于100～140℃干燥10～20小時。

4)將步驟3中的固體研碎，將得到的固體粉末在馬弗爐中500～700℃焙燒3～6h，制得最終產品催化劑，經過物相檢測是我們所要求的結構的催化劑。

本發明的催化劑用于消除柴油車尾氣中碳煙顆粒的應用方法，其特征包含以下步驟：

1)將錳鈰混合氧化物催化劑與碳煙顆粒按照質量比(9:1～20:1)充分混合后，得到催化劑與碳煙的混合物；將混合物轉移至熱重反應池中，在含氮氧化物的反應氣氛中(組成為600ppm?NO，10vol.％O₂，其余為N₂)加熱，氣體流速100mL·min^-1，當溫度在280～450℃區間時，混合物中的碳煙顆粒得以催化燃燒。

本發明采用沉淀法制備稀土元素鈰摻雜的錳鈰混合氧化物催化劑，其優點在于：采用廉價的錳鹽為原料，催化劑的生產成本低；另外，采用沉淀法制備，工藝簡單，反應過程容易控制。本發明所得的催化劑在模擬柴油車尾氣排放的氮氧化物氣氛中，對碳煙顆粒催化氧化溫度在280～450℃范圍，達到了將柴油車尾氣中碳煙顆粒消除的目的。

附圖說明

圖1為實施例1、實施例2、實施例3和對比例1所得樣品，用熱重–差熱方法模擬在氮氧化物氣氛下消除碳煙顆粒的曲線圖。

具體實施方式

實施例1

1.將8.823無水醋酸錳、1.628g五水醋酸鈰去離子水中分別配成200mL、300mL或500mL的鹽溶液，溶液中Mn/Ce原子比為9:1；同時將6.28g碳酸銨溶于去離子水中配成200mL、300mL或500mL堿溶液；

2.將所得鹽溶液在室溫20℃、25℃或30℃下20min、30min或50min內緩慢加入碳酸銨溶液中，澄清溶液立即變渾濁，產生沉淀，滴加的過程中要持續攪拌；

3.得到的沉淀液前體充分攪拌后靜置老化4h、6h或8h，所得沉淀產物減壓抽濾，并用去離子水充分洗滌，再在烘箱中于100℃、120℃或140℃干燥10h、15h或20h；

4.將得到的前驅體固體研碎，把固體粉末置于馬弗爐中500℃、600℃或700℃焙燒3h、4h或6h，制得最終產品，標記為MnCe1(表示Ce/Mn原子比為1:9)。

實施例2