[發明專利]一種金修飾錳基氧化物催化劑及其制備和應用

有效

• 申請號: 202110074661.9
• 申請日: 2021-01-20
• 公開（公告）號: CN112844383B
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 門勇;王金果;劉爽;孫乙力;戴玉桃;邱健強
• 申請（專利權）人: 上海工程技術大學;上海汽車集團股份有限公司商用車技術中心
• 主分類號: B01J23/68
• 分類號: B01J23/68;F23G7/07;F01N3/28
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

本發明涉及一種用于碳煙消除的納米金屬Au修飾的六邊形納米盤Mn₃O₄催化劑及其制備方法。本發明首先提供了一種柴油車排放碳煙顆粒物燃燒的氧化催化劑，該催化劑的組成主要是貴金屬活性組分Au和氧化物載體Mn₃O₄。采用Au/Mn₃O₄復合催化劑，有利于提高碳煙燃燒的活性，能夠使碳煙顆粒物的燃燒溫度大幅度降低，使碳煙顆粒物燃燒為CO₂的溫度降低到柴油車尾氣的排氣溫度范圍內。本發明的工藝路線簡便，對于碳煙消除的效果好，活性高，對CO₂的選擇性高，且具有長期穩定性，可以作為柴油機工況下高效且具有潛在的工業應用前景的碳煙燃燒催化劑。

技術領域

本發明涉及催化劑技術及能源化工領域，具體來說涉及柴油車排放顆粒物凈化用的催化劑，涉及一種用于碳煙消除的金修飾錳基氧化物催化劑及其制備方法，屬于環保技術領域。

背景技術

柴油機以其良好的經濟性和耐久性應用日趨廣泛。在有害排放物方面，與相同排量的汽油機相比，柴油機的CO和HC排放量要比汽油機少得多，NO排放與汽油機差不多。但是，柴油機微粒排放比汽油機多得多而微粒排放物給人類和環境帶來的危害日益引起人們的重視。據報道，一個世界范圍內強化柴油機排放法規趨勢已經形成。環保部門對柴油機型車輛的尾氣排放標準要求越來越嚴格，除機內處理外，后處理無疑是最重要的解決手段之一。其中，過濾催化技術是后處理研究的一個方面，其重要組成部分是用于催化燃燒的催化劑體系。因此制備高效穩定的催化劑凈化汽車尾氣的方法是應用廣泛的處理方法，因此各大汽車廠家已經采取了一定的處理微粒的措施并不斷研發更高效的催化劑。

在開發高效碳煙燃燒催化劑方面的研究已有一些報道，如我們之前公開發表的論文報道了Mn₃O₄催化劑，具有一定的催化性能，但其低溫催化消除碳煙的效果尚不理想。專利CN 101439261 A涉及一種催化消除柴油車碳煙顆粒的鈷鈰氧化物催化劑及其制備方法，其是由Co和Ce的金屬氧化物復合而成的納米催化劑，催化劑組成結構式為Co_mCeO₂，采用檸檬酸為助溶劑和絡合物，配制硝酸鈷浸漬溶液，以二氧化鈰顆粒為載體浸漬鈷，經過一系列處理，得到二氧化鈰為載體，擔載活性組分鈷的催化劑。本發明提供的催化劑成本低廉、制備方法簡單、便于工業化，較好的降低柴油車碳煙顆粒的燃燒溫度?；钚宰詈玫氖荂o_0.20CeO₂，碳煙顆粒燃燒溫度Tm在368℃，但其催化碳煙顆粒完全燃燒的溫度在420℃，相對較高。專利號CN 101733111 A公開了一種碳煙催化材料(La_0.9K_0.1CoO₃)_x/nmCeO₂納米復合催化劑及其制備方法(x＝0.01,0.04,0.1,0.2,0.5,1)。所述催化劑制備采用檸檬酸絡合的水溶性鈰鹽反應液，經蒸干水分，使得到的前驅物粉末自發燃燒后生成納米級氧化物，該材料純度高，催化效果好，所需操作過程簡單、投資小，容易生產，具有一定的應用前景。在這一系列催化劑中，活性最好的(La_0.9K_0.1CoO₃)_0.2/nmCeO₂)，碳煙燃燒的溫度在354℃，但其對于CO₂的選擇性不是很理想，只有98.8％。專利號CN 101940925 A公開了一種催化柴油車碳煙燃燒的催化劑及其制備方法和應用，催化劑有效成分為Ce基固溶體型復合金屬氧化物，其中貴金屬活性組分為金，采用三維有序大孔結構增大催化劑與碳煙的接觸復合氧化物的分子式為3DOM Au_x/Ce_0.8ZrO₂，但這類催化劑需要特定的三維大孔有序結構，催化劑制備要求較高?？傮w而言，仍然需要開發高效、易制備的碳煙燃燒催化劑。