[发明专利]用于一氧化氮氧化的复合氧化物催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于一氧化氮氧化技术领域，更具体地，涉及一种用于一氧化氮氧化的复合氧化物催化剂及其制备方法。

背景技术

随着全国各地雾霾天气的愈发常见，环境的日益恶化，世界各地人民，特别是我国民众越来越关注与人类生活息息相关的大气污染的治理问题。环境的恶化除了与化工产业、工地建设等有关外，化石燃料的燃烧是最主要的污染来源，而其中，汽车燃料的燃烧是不可忽视的一部分，特别随着汽车的普及，据不完全统计，我国汽车保有量在13年已经突破1亿辆，甚至达到12313万辆，因此汽车尾气已经是一个主要的污染源。为减少汽车尾气的污染，寻找相对清洁的能源代替汽油或柴油成为一个研究的热点，尽管燃料电池、锂离子电池甚至光能等都在科研阶段，但距实用还相当远，石油仍然是未来百年内主要的燃料。因此，现阶段汽车尾气的治理就显得十分重要。

汽车尾气中含有大量污染物，如碳颗粒、一氧化碳、氮氧化物（NO_x）等，其中，NO_x是排放量很大，危害也更严重的一类污染物，相应的NO_x的去除应是尾气治理的重点。针对氮氧化物的尾气处理技术有氮氧化物存储还原（NO_x Storage and Reduction,NSR）技术、稀燃氮氧化物捕集（Lean NO_x Trap,LNT）技术、氮氧化物与颗粒物同时去除的连续再生捕集（Continuously Regenerated Trap,CRT）技术、氮氧化物选择性催化还原（Selective Catalytic Reduction,SCR）技术等。

NO₂作为NO氧化后的产物，在上述技术中较NO更易存储、捕集和还原，去除效率更高。因此，将NO预氧化为NO₂可以大大提高NO_x的净化效率。然而，在现有的汽车和柴油车尾气中，NO₂占总NO_x的比重很小，要得到更多的NO₂，必须借助能够高效氧化NO的催化剂。目前普遍使用的NO氧化催化剂主要是以Pt为活性中心负载在Al₂O₃等载体上，其中，贵金属的负载量为2%～3%。这种催化剂的使用成本较高，且贵金属在高温催化反应中会发生团聚而使催化性能下降，这些缺点极大地限制了其在实际条件下的应用。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种用于一氧化氮氧化的复合氧化物催化剂及其制备方法，可以在较低的温度下和较宽的温度范围内高效地将一氧化氮催化氧化为二氧化氮，该催化剂成本低，具有很好的热稳定性，能长时间保持较高的催化活性，明显提高汽车尾气中氮氧化物的去除效率，同时该催化剂的制备方法简单，易于操作，适合大规模工业化应用。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种用于一氧化氮氧化的催化剂，其特征在于，所述催化剂的化学通式为xABO₃-(1-x)A’B₂O₅，由化学通式为ABO₃的钙钛矿型氧化物和化学通式为A’B₂O₅的莫来石型氧化物复合而成，其中，A和A’各自独立地为稀土金属或碱土金属元素中的一种，B为过渡族金属元素中的一种，0＜x＜1。

优选地，所述稀土金属元素为La、Ce、Nd、Gd和Sm，所述碱土金属元素为Mg、Ca、Sr和Ba，所述过渡族金属元素为Fe、Co和Mn。

优选地，所述催化剂的化学通式为xLaMnO₃-(1-x)SmMn₂O₅。

优选地，0.1≤x≤0.5。

按照本发明的另一方面，提供了一种上述催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）根据生成催化剂的化学式，将可溶性金属盐按化学计量比溶于去离子水中，配制成水溶液；（2）加入沉淀剂调节溶液pH至pH﹥9.0，过滤获得沉淀物并烘干，得到催化剂前驱体；（3）将催化剂前驱体在500～800℃下焙烧5～10h，得到催化剂。

优选地，所述可溶性金属盐为硝酸盐或氯化盐。

按照本发明的又一方面，提供了一种一氧化氮氧化方法，其特征在于，使用上述催化剂。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

1、主要包括稀土金属、碱土金属和过渡族金属元素，成本较低。