[发明专利]基于钙钛矿和改性水滑石衍生氧化物的柴油机用催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于钙钛矿和改性水滑石衍生氧化物的柴油机用催化剂，其中取代型钙钛矿复合氧化物和贵金属为主活性成分、BaO为吸附剂、CeO₂‑ZrO₂为助催化剂、La改性水滑石衍生复合氧化物和γ‑Al₂O₃为涂层助剂、堇青石蜂窝陶瓷为催化剂载体。制备工艺包括：原料用量的确定、取代型钙钛矿复合氧化物和改性水滑石衍生复合氧化物的制备以及涂层浆料的制备和涂覆。通过稀/富燃工况的循环变化，该催化剂能够高效催化柴油机排气中NOx的吸附‑还原净化反应。取代型钙钛矿复合氧化物部分替代贵金属，降低了原料成本；改性水滑石衍生复合氧化物部分替代Al₂O₃涂层助剂，显著提高了LNT催化剂的NOx吸附能力。

技术领域

本发明属于柴油机尾气污染物净化技术，具体涉及一种用于柴油机尾气中氮氧化物(Nitrogen Oxides，NOx)污染物净化用的吸附-还原催化剂及其制备方法。

背景技术

随着公众对环境质量和人体健康关注程度的不断提高，严格控制机动车尾气污染物排放的呼声日益强烈，我国政府及相关机构制定了越来越严苛的尾气排放法规限制机动车的污染物排放，而这些排放法规也在事实上促进了机动车尾气治理技术的发展和进步。目前，满足国Ⅳ、国Ⅴ排放法规的国产柴油车一般采用选择性催化还原(SelectiveCatalytic Reduction，SCR)技术降低柴油车尾气中的NOx排放量，在柴油车排气温度为280～450℃时，SCR技术的NOx净化效率较高，但在柴油车排气温度更低的工况，SCR催化剂的催化活性迅速下降，不仅恶化了NOx的净化效果，而且导致NH₃等二次污染物排放的增加。此外，SCR系统的生产成本较高，体积庞大，匹配标定程序复杂，难以满足中、小型柴油车的应用需求，因此，具有良好低温净化性能，且适用于中、小型柴油车的高效NOx后处理技术始终都是国内外相关领域的研究热点。

稀燃NOx捕集(Lean NOx Trap，LNT)技术或称NOx存储还原(NOx StorageReduction，NSR)技术是一种高效的内燃机NOx后处理净化技术，其工作原理为：柴油机首先运行在传统的稀燃工况下，此时，LNT催化剂中的主活性成分将柴油机排气中的一部分一氧化氮(NO)催化氧化成二氧化氮(NO₂)，而上述氧化生成的NO₂和剩余的NO与LNT催化剂中的碱性吸附剂作用，最终以硝酸盐/亚硝酸盐类吸附活性物种的形式存储于催化剂中。待NOx存储量接近LNT催化剂中碱性吸附剂的饱和吸附量时，调整柴油机供油参数转到富燃工况下运行，此时柴油机尾气温度升高，已储存在碱性吸附剂上的硝酸盐/亚硝酸盐类吸附活性物种分解；同时，该运行条件下的柴油机排气中基本不含氧气，但一氧化碳(CO)、未燃碳氢(HC)、氢(H₂)等还原性气体含量大幅增加，这些还原性气体在LNT催化剂中主活性成分的催化下，将吸附活性物种受热分解成的NOx还原为氮气(N₂)等无害气体，而LNT催化剂中碱性吸附剂的吸附性能也同时得到恢复。以上即为LNT技术的工作原理，持续重复上述工作循环，即可实现柴油机尾气中NOx的高效净化，并且LNT技术对柴油机尾气中的CO、HC等污染物也具有不同程度的净化作用。