[发明专利]纤维模板法制备SiOC多孔陶瓷负载La0.9Sr0.1CoO3纳米粒子催化剂

说明书

技术领域

本发明属于钙钛矿型催化剂技术，更加具体地说，涉及一种SiOC基多孔陶瓷上负载La_0.9Sr_0.1CoO₃纳米粒子催化剂及其制备方法。 

背景技术

近年来，柴油机凭借着具有功率范围广、燃油热效率高、一氧化碳（CO）和碳氢化合物（HC）排放低等一系列优点，在机动车市场的份额逐年增加。然而，柴油机在NOx的排放控制上难于处理，这是因为柴油机在工作时燃烧室的温度和压力都较高，吸入燃烧室里的空气也较多，所以燃烧室内剩余空气中的氧气和氮气很容易在高温、高压的条件下生成NOx；由于NOx对环境以及人类的健康都具有巨大的危害，随着人们对环境的日益关注以及更加严格的柴油机排放法规的实施，柴油机尾气中的NOx成为柴油机在城市广泛应用的主要的限制因素。目前，脱除柴油机尾气中NOx催化剂主要是涂覆在壁流式蜂窝陶瓷上，但在涂覆过程中就容易涉及到催化剂在载体表面上的分布、颗粒大小、催化剂活性以及与载体反应等一系列问题。 

发明内容

本发明克服了现有催化剂涂覆工艺的不足，提供了一种SiOC多孔陶瓷上负载La_0.9Sr_0.1CoO₃纳米粒子催化剂及其制备方法，将催化剂与载体复合，即以有序排列的氧化物凝胶纤维为模板构筑通道，经交联、热解，原位制得具有多孔结构负载催化剂的载体，该催化剂具有良好的去除NOx的性能，适用于柴油机尾气后处理中，其制备方法过程简单。 

本发明是通过以下技术方案加以实现： 

纤维模板法制备SiOC多孔陶瓷负载La_0.9Sr_0.1CoO₃纳米粒子催化剂，按照下述步骤进行： 

第一步，利用溶胶凝胶法制备La_0.9Sr_0.1CoO₃凝胶，将制备溶胶凝胶进行静电纺丝，得到La_0.9Sr_0.1CoO₃凝胶纤维，其具体过程为： 

按照化学计量比的要求，称取一定质量的硝酸镧（La(NO₃)₃·6H₂O）、硝酸锶（Sr(NO₃)₂）、乙酸钴（Co(CH₃COO)₂·4H₂O）溶解于去离子水中，其中La³⁺的浓度在0.2~0.5mol/L，以聚乙烯吡咯烷酮（PVP，数均分子量为30000）为助纺剂，使最终使无机盐（上述三种无机盐之和）、去离子水、及PVP的最终质量比为5：22：23，经充分混合、搅拌得到初始La_0.9Sr_0.1CoO₃溶胶凝胶，制备的溶胶中含有大量的气泡，需静置20~24h以便于进行静电纺丝。 

将得到的可纺溶胶转移到注射器中，在电压为20~30KV，针头与接收极板之间的距离在15~20cm，溶胶的推进速度在0.5~1.0ml/h的条件下进行静电纺丝，得到La_0.9Sr_0.1CoO₃凝胶纤维。 

第二步，将制备的La_0.9Sr_0.1CoO₃凝胶纤维置于SiOC前驱体溶胶中，超声分散后烘干，得到催化剂前驱体，具体过程为： 

按照质量比为1：1称取含氢聚硅氧烷（PHMS）和1，3，5，7—四甲基1，3，5，7—四乙烯基环四硅氧烷（D₄Vi）于烧杯中混合，超生振动1h，使两者充分混合，加入甲基乙烯基硅氧烷配位铂催化剂（其加入量为PHMS、D₄Vi和催化剂质量的1%）后继续超生振动1h，得到SiOC前驱体溶胶。按照前驱体液和La_0.9Sr_0.1CoO₃催化剂的质量份数比为100：（1~5）向上述体系中加入La_0.9Sr_0.1CoO₃凝胶纤维，超声振动1~2h至纤维充分分散，待溶液固化后取出放入电热鼓风干燥箱中，在30℃烘干4h后升温60℃烘干4h，升温至80℃烘干4h，冷却至室温后得到催化剂前驱体。