[發明專利]一種鈉錳復合氧化催化劑及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202110160566.0
• 申請日: 2021-02-05
• 公開（公告）號: CN112958076A
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 于學華;趙震;于迪;彭超;范曉強;王斕懿;王瑞丹;史建軍
• 申請（專利權）人: 沈陽師范大學
• 主分類號: B01J23/34
• 分類號: B01J23/34;B01J37/08;F01N3/10;B01D53/94
• 代理公司: 沈陽維特專利商標事務所(普通合伙) 21229
• 代理人: 甄玉荃

本發明公開了一種鈉錳復合氧化物Na_xMn_yO_z催化劑材料及其制備方法和在炭煙顆粒催化燃燒中的應用。首先，該材料是具有復合結構的金屬氧化物催化劑材料，其中，所述錳氧化物材料由鈉、錳、氧組成，該鈉錳復合氧化物催化劑主要利用成本低廉的硝酸錳、硝酸鈉和葡萄糖為原料，通過簡單的制備方法得到具有高氧化還原性能和高穩定性的鈉錳復合氧化物催化劑。本發明所涉及的制備方法無需特殊設備和苛刻條件，制備而成的鈉錳復合氧化物催化劑具有制備工藝簡單、實用性強、容易實現規模化生產的優點。

技術領域

本發明公開涉及催化劑材料制備技術領域，尤其涉及一種鈉錳復合氧化物Na_xMn_yO_z催化劑及其制備方法和應用。

背景技術

柴油發動機具有低油耗、高燃油效率、高可靠性和安全性等諸多優勢，因此，近年來柴油發動機除在重型車和工程機械上廣泛應用外，在輕型車和轎車上的應用也日益增多。然而，柴油機尾氣排放的污染物，如一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)、碳氫化合物(HC)、炭煙顆粒(PM)等，對環境造成了嚴重的危害。尤其是炭煙顆粒，它不僅能吸附多種有機污染物、重金屬元素和一些致癌物質等，而且極易被吸入體內引發多種疾病；同時，炭煙顆粒也是城市霧霾的重要來源，因而受到人們的廣泛關注[Angew.Chem.Int.Ed.2014,53,12366.]。

目前，柴油機尾氣排放后處理技術是去除炭煙顆粒的最為有效方式之一，即利用顆粒過濾捕集器(DPF)對炭煙顆粒進行捕集再進行燃燒。但是由于炭煙顆粒的自燃溫度為550-600℃，而柴油機尾氣排放口的溫度為150-450℃，如何在柴油機尾氣排放溫度范圍內將捕集到的炭煙顆粒進行消除是目前研究的重點。其中，將催化劑涂覆在DPF上，利用高活性的催化劑降低炭煙顆粒燃燒的溫度實現DPF的被動再生是目前最有效和經濟的方法之一。現階段，研發高活性的催化劑是柴油機尾氣后處理技術面臨的主要任務，開展這方面的研究具有重要的環境意義和經濟意義。

炭煙顆粒的催化燃燒是一個氣(反應氣)-固(炭煙顆粒)-固(催化劑)三相的深度氧化反應，提高催化劑的本征活性可以有效地提高催化劑的催化活性，因此，采用低成本原料制備出具有高催化活性的催化劑是研究者們共同努力的方向[Appl.Catal.B,2020,267,118670；2021,285,119779.]。近些年，多種低成本的氧化物型催化材料被廣泛地應用到催化炭煙顆粒的燃燒中，其中，層狀錳基氧化物催化劑具有氧化還原能力強、催化效率高、價格低廉等優點，更重要的是，其層間物種的多樣性對催化劑的催化活性起到重要作用，引起了研究者們的關注與研究[Chem.Mater.2015,27,6608；ACS Catal.2020,10,6176]。

發明內容

鑒于此，本發明公開提供了一種鈉錳復合氧化物Na_xMn_yO_z催化劑及其制備方法和應用。彌補了催化劑極少被應用于柴油機尾氣中炭煙顆粒的催化燃燒的缺陷，將制備的Na_xMn_yO_z催化劑用于催化炭煙顆粒的燃燒中并表現出較高的催化活性及穩定性。

本發明提供的技術方案，具體為，

一種鈉錳復合氧化物催化劑的制備方法，包括如下步驟：

步驟1：制備前驅體溶液，其中以50％硝酸錳水溶液、硝酸鈉為金屬前驅體，以葡萄糖作為絡合劑；

步驟2：將得到的前驅體溶液依次經過干燥-煅燒制備得到鈉錳復合氧化物催化劑。

優選的，所述步驟1具體包括如下步驟：按化學計量比稱取50％硝酸錳水溶液、硝酸鈉溶解于定量的水中，待溶解完全后將定量的葡萄糖放入上述溶液中，再將其置于攪拌器上攪拌混勻，其中，攪拌時間為1-4h，攪拌后得到前驅體溶液。