[发明专利]净化柴油车尾气中可溶性有机物的催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种用于净化柴油车尾气可溶性有机物(SOF)的催化剂及其制备方法。该催化剂为复合氧化物催化剂，尤其是由铈、钒与硅的氧化物混合组成。该催化剂为纳米颗粒，适合于处理柴油车尾气中的SOF，采用TG‑DTA联用法模拟催化剂催化氧化SOF的过程，该催化剂可使SOF在133℃开始转化，对SOF催化燃烧的活性与担载的贵金属催化剂相当，且具有良好的抗硫性能，同时该催化剂不含贵金属，成本低廉。

技术领域

本发明涉及一种用于净化柴油车尾气可挥发性有机物的催化剂，还涉及该催化剂的制备方法。属于柴油车尾气净化技术领域。

背景技术

柴油车因其高的燃油经济性和长使用寿命而获得广泛使用。但是柴油车尾气中的干碳颗粒(soot)、可溶性有机物(SOF)、NO_x、HC、CO等，严重威胁着人类健康(Nejar N.,etal.Appl.Catal.B,2007,75,11)。因此，研发柴油车尾气净化技术显得尤为重要。净化柴油车尾气可采用机内净化和机外净化两种方式。由于机外净化技术具有使用便捷，成本低等特点而倍受关注。柴油车尾气机外净化技术包括柴油车氧化型催化剂(DOC)，颗粒物捕获器(DPF)以及NOx选择性催化还原(SCR)和四效催化剂(FWC)。各技术依据柴油车尾气中污染物的组成和环境要求可以联合使用，也可以单独使用。

DOC主要用于除去柴油车尾气中的HC、CO和SOF。SOF一般由未燃烧的燃料油和润滑油组成，其中烷烃约占81％，芳烃类化合物约占19％(Maricq M.M.Aerosol Science,2007,1079,38)。1996年，Farrauto等(Farrauto R.J.,et al.Appl.Catal.B,1996,10,29)研究发现CeO₂催化氧化SOF的能力要远高于其他氧化物，这是由于CeO₂特有的储放氧性能引起的。Voss等(专利US5491120，US6255249)将CeO₂和其它大表面积的金属氧化物(TiO₂，ZrO₂，TiO₂-ZrO₂，Al₂O₃-SiO₂和γ-Al₂O₃)机械混合制备成催化剂，用TG-DTA法研究该系列催化剂对SOF催化性能，结果表明混合催化剂比纯CeO₂的活性高很多。但是，采用机械混合制备的催化剂，其活性组分CeO₂热稳定性仍较差。研究表明(Turko G.A.,etal.Kinet.Catal.2005,46,932)，在CeO₂中加入一些其他金属元素如Zr⁴⁺、La³⁺、Y³⁺等进入CeO₂的晶格中形成固溶体，能大大改善CeO₂的热稳定性、氧化还原性能和储氧性能。Zhang等(Zhang Z.L.,et al.Applied Catalysis B:Environmental,2007,76:335)首先采用不同方法制备了Ce_0.6Z_r0.4O₂固溶体，再将其与γ-Al₂O₃机械混合制备成催化剂，考察对SOF的催化氧化性能的影响，研究结果表明采用溶液燃烧法制备的Ce_0.6Zr_0.4O₂固溶体以及和Al₂O₃混合的催化剂活性最好，起燃温度为200℃，同时表明混合载体比单一载体的活性高。研究表明，SOF的氧化经历了两个过程：第一过程是低温时，SOF被吸附在大比表的铈基复合材料催化剂上；第二个过程是温度升高时，SOF发生脱附和挥发，被铈基复催化剂催化裂化和氧化。