[发明专利]一种低温消除柴油车碳烟颗粒单晶负载型催化剂及其制备方法

说明书

本文涉及一种低温消除柴油车碳烟颗粒单晶负载型催化剂及其制备方法，催化剂载体为α‑Mn₂O₃立方体单晶且暴露(001)晶面，被担载组分为金属氧化物或过渡金属氧化物。其制备方法如下：采用水热法制备α‑Mn₂O₃立方体单晶。通过等体积浸渍法将金属氧化物或过渡金属氧化物负载到α‑Mn₂O₃立方体上。本发明提供的催化剂成本低廉、制备方法简单、便于工业化、催化活性高，能很好的降低柴油车碳烟颗粒的燃烧温度。

技术领域

本发明属于催化燃烧的技术领域，具体的涉及到了一种低温消除柴油车碳烟颗粒单晶负载型催化剂及其制备方法。

背景技术

随着现代社会不断地发展，柴油机因其低廉的价格，更高的效率以及极其耐用的优点，柴油机被越来越多的投入到使用当中。但是作为柴油发动机的主要排放物NO_x和炭烟颗粒物(PM)，尤其是PM的排放量约为汽油机的30-80倍。NO_x和PM对环境的污染和人们的健康造成了极大的破坏.在人口密集区,雾霾酸雨和光化学烟雾等区域性大气污染问题的频繁发生,与机动车尾气中颗粒物的排放密切相关。炭黑是PM的主要组成部分，对于减少炭黑的排放目前有三种路径：主要包括柴油燃料的改进或使用新型的替代燃料、柴油车发动机燃烧技术的改进和柴油车尾气排放后处理系统三种方法。前两种方法虽然对降低PM的排放量起到了一定的作用，但是净化效果有限并不能彻底的解决炭黑颗粒的排放问题。柴油车尾气后处理技术能使污染物得到最大程度的净化,同时具有成本低廉、使用方便等优点,是目前控制柴油车尾气排放最有效和使用最广泛的技术手段.炭黑的热氧化温度高达600℃大大的高于柴油车的排气温度。因此需要用催化的方式来减低炭黑颗粒的热氧化的温度。随着世界各地排放法规的日益严格,发展高效去除柴油车尾气中碳烟排放的催化氧化后处理技术具有积极的现实意义.

已经有相关报道得出不同的α-Mn₂O₃单晶(立方体、八面体)用于碳烟消除，分别暴露不同的晶面其中立方体为(001)面，而八面体为(111)面。而立方体α-Mn₂O₃单晶由于起暴露了(001)面相较于(111)晶面拥有更多的活性氧物种，因此在碳烟消除中表现出更好的催化活性。但是其T_m仍然在430℃以上，为了进一步提高立方体α-Mn₂O₃单晶在炭烟消除中的催化活性，可以将其作为活性载体负载价格低廉的金属或过渡金属氧化物。这一类α-Mn₂O₃单晶负载型催化剂首次被制备，简单可行，同时又可以获得活性可观的碳烟消除催化剂。

发明内容

本发明的目的是提供一种低温消除柴油车碳烟颗粒单晶负载型催化剂及其制备方法。在松散的接触状态下对碳烟颗粒的催化燃烧具有很好的效果，大大的降低了炭黑颗粒热氧化温度。

本发明提供一种低温消除柴油车碳烟颗粒单晶负载型催化剂

所述低温消除柴油车碳烟颗粒单晶负载型催化剂，其催化剂载体为暴露(001)晶面α-Mn₂O₃立方体单晶，负载材料为CuO、Co₃O₄、ZnO以及NiO中的一种以上。

所述的低温消除柴油车碳烟颗粒单晶负载型催化剂，其负载材料的负载质量分数为1-15％，优选的，负载质量分数为2-8％。

所述一种低温消除柴油车碳烟颗粒单晶负载型催化剂，其催化剂的载体为α-Mn₂O₃立方体单晶，暴露面为(001)晶面，α-Mn₂O₃立方体单晶大小为0.5-2um，负载材料为CuO、Co₃O₄、ZnO以及NiO中的一种或一种以上。