[发明专利]一种炭烟燃烧反应的催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种炭烟燃烧反应的催化剂及其制备方法和应用。该催化剂以La₂O₂CO₃纳米棒为载体，负载金纳米颗粒，其中，以La₂O₂CO₃纳米棒的总重量为100％计，金纳米颗粒的负载量为1％‑4％。本发明还提供了上述催化剂的制备方法。本发明的催化剂可以高效的净化机动车排放的炭烟颗粒物。

技术领域

本发明涉及一种催化剂及其制备方法，尤其涉及一种La₂O₂CO₃纳米棒负载金纳米颗粒的催化剂及其制备方法，属于催化剂制备技术领域。

背景技术

在面临世界能源短缺日益加剧的今天，柴油车由于具有高效耐久的动力来源、油耗低，比普通汽油发动机汽车节油25％-40％、CO₂排放量低、经济效益好、维护成本低等优点，柴油车广泛应用在载重汽车、大型动力机械设备等方面并已成为节约能源的发展趋势。然而柴油车排放炭烟颗粒物(PM)的量比汽油车高50倍以上，这些颗粒物可以作为苯并芘、硝基稠环芳烃等强致癌物的载体，对大气环境和人体健康造成的污染和危害日趋严重。同时，机动车尾气排放污染物在很大程度上也是导致酸雨及光化学烟雾等空气污染问题日益加剧、雾霾天气频发的重要原因之一。因此，降低机动车尾气污染物排放，尤其是柴油车PM排放是大气净化的重要任务之一，开展这方面的研究具有重要的环境保护意义。

目前消除柴油车尾气污染物的几种主要技术措施包括：(1)柴油清洁化技术，(2)发动机优化燃烧技术，(3)柴油车尾气排放后处理技术。尽管柴油清洁化和发动机优化燃烧技术对降低尾气污染物排放起到了很大作用，但其净化效果有限，而且不同程度地对汽车的动力性和经济性带来负面影响。尾气后处理技术是指对柴油车尾气在进入大气前进行处理，以减少PM和NOx等污染物排放的技术。由于能将污染物得到最大程度的净化，以及低廉的成本，尾气后处理方法是目前消除柴油车尾气污染使用最广泛的技术手段。其中，利用颗粒物捕集器与氧化催化剂结合的连续过滤再生技术(CRT)是最高效而经济的柴油机后处理技术。其中，开发高性能环保的催化剂是发展该技术的关键环节。

许多催化剂已被研究证实对炭烟催化燃烧具有良好的效果，如碱金属氧化物、过渡金属氧化物、钙钛矿型氧化物、担载贵金属的复合氧化物。其中，贵金属Au具有独特的催化活性和选择性，一般将其以纳米颗粒的形式分散于载体上来合成催化剂，展示了良好的催化炭烟燃烧活性。但是，由于其高昂的价格和较差的稳定性，一直是制约金基纳米催化剂应用的重要因素。

目前已存在的有关担载贵金属催化剂的制备方法有浸渍法、共沉淀法、沉积沉淀法、离子交换法、光化学沉积法、化学蒸发沉积法、金属有机络合物固载法及共溅镀法等。这些方法各有特点，但也存在着贵金属颗粒不易分散均匀、担载颗粒尺寸难以保持均一等缺点。例如，贵金属颗粒不易均匀担载在载体的表面上，使得贵金属颗粒尺寸分布不均，影响催化剂构效关系的建立；催化剂使用过程中，高温的条件下，贵金属活性组分极易团聚造成催化剂活性下降，催化剂的稳定性降低；贵金属的用量较高，利用率较低，造成目前机动车尾气净化装置的价格昂贵。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种贵金属能够均匀有效的负载在载体上，提高贵金属的利用率、稳定性和活性的炭烟燃烧反应的催化剂。

为了实现上述技术目的，本发明首先提供了一种炭烟燃烧反应的催化剂，该催化剂以La₂O₂CO₃纳米棒为载体，负载金纳米颗粒，其中，以La₂O₂CO₃纳米棒的总重量为100％计，金纳米颗粒的负载量为1％-4％。