[发明专利]一种中空纤维网状钙钛矿催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种中空纤维网状钙钛矿催化剂及其制备方法与应用。所述催化剂的化学式通式为La_1‑xSr_xMnO₃，0≤x≤0.4，所述催化剂呈网状，具有中空管状的孔道，孔径在200~300 nm。采用水‑乙醇作为溶剂体系进行静电纺丝，避免引入对人体有害的有机溶剂，体系环保安全。既能捕获柴油车尾气中的碳烟颗粒，又能增大催化剂活性位点与碳烟、氮氧化物的接触机会，协同除去碳烟与氮氧化物，降低尾气中污染物的排放量。在模拟同时消除柴油车尾气中碳烟和的氮氧化物的反应中具有良好的活性，碳烟颗粒燃烧峰温为360℃，NO最大转化率为40%，峰温为380℃。

技术领域

本发明属于柴油车尾气催化剂的技术领域，特别涉及一种中空纤维网状钙钛矿催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

柴油车与汽油车相比，具有热效率更高、经济性更强等优点，拥有广阔的市场前景。汽车尾气主要成分为PM(碳烟)、NO_x(氮氧化物)、CO(一氧化碳)、 C_xH_y(碳氢化合物)四种，而柴油车尾气以PM与NO_x为主。随着日益严格的国家环保法律法规出台，柴油车尾气的排放含量受到更严格的关注，是当前的一个研究热点。PM主要去除方法为依靠尾气过滤装置将PM过滤，利用过滤装置上负载的催化剂，在排气温度下，将PM氧化成二氧化碳。而对于NO_x，则利用尾气装置上负载的催化剂将其催化还原成氮气。利用某种催化剂同时将柴油车尾气中PM、NO_x、CO、C_xH_y同时去除的技术称为四效催化技术。

大量的文献报道钙铁矿型复合氧化物催化剂在协同去除柴油车尾气中的 PM和NO_x方面具有良好的性能。由于钙钛矿型稀土复合氧化物催化剂价格低廉，具有良好的催化活性以及良好的热稳定性，在柴油车尾气催化处理技术中备受青睐。

催化效果通常与催化剂颗粒的形貌、比表面积等有关。然而，粉末状催化剂颗粒的孔径(小于10纳米)小于PM的直径(大于25纳米)，这通常会限制催化剂与PM的接触，降低催化净化PM的效果，因为PM不能渗透到催化剂的内孔中。

静电纺丝技术是一种操作简单的获得纳米纤维的技术，能够获得连续的纳米纤维。通过静电纺丝获得的纳米纤维通常具有比表面积大、孔隙率高的优势。静电纺丝技术可以用于制备无机复合氧化物的纳米纤维。当前大量的关于静电纺丝技术的研究都是利用某些有毒性有机溶剂作为纺丝前驱体溶液的溶剂，如常用DMF(N,N-二甲基甲酰胺)，因为这一部分有机溶剂容易挥发，对稳定纳米纤维形貌具有重要作用。然而DMF等有机溶剂容易挥发，既对人体健康危害较大，也同时影响空气质量，对纺丝的实验工作环境要求更高。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是针对钙钛矿粉末状催化剂颗粒孔径较小导致不易于与PM接触，静电纺丝技术中常用有机溶剂具有毒性的不足，提供一种用于柴油车尾气催化净化的中空纤维网状钙钛矿催化剂的制备方法。

本发明的发明目的主要通过以下的技术方案实现的。

本发明提供了一种中空纤维网状钙钛矿催化剂，所述催化剂的化学式通式为La_1-xSr_xMnO₃，0≤x≤0.4，所述催化剂呈网状，具有中空管状的孔道，孔径在 200～300nm。

本发明还提供了一种如上所述中空纤维网状钙钛矿催化剂的制备方法，所述方法包括以下制备步骤：

(1)前驱体溶液的制备