[发明专利]一种金负载磁性氧化物催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种金负载磁性氧化物催化剂及其制备方法和应用，具体为以金为活性组分，负载在磁性金属复合氧化物上，纳米金颗粒的粒径分布为5‑20nm，磁性金属复合氧化物的尺寸为20‑30nm，金的负载量为总质量的1‑20%。催化剂的组成通式为Au/Fe₃O₄‑M_xO_y，其中M_xO_y为过渡金属氧化物Co₃O₄、ZnO、MnO和NiO中的一种或一种以上。本发明利用了Au的高活性和磁性金属氧化物的稳定性及廉价特点，碳烟催化氧化性能良好，能将碳烟的起始转化温度降低300℃左右，并且催化剂制备所用的沉积‑沉淀法便于操作及生产，具有很好的产业化应用前景。

技术领域

本发明属于催化材料技术领域，尤其涉及一种金负载磁性氧化物催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

化石燃料燃烧产生的颗粒物质是大气污染物的重要组成部分，不仅降低空气质量，而且危害人体身体健康。在产生颗粒物的重要来源中，机动车的尾气排放，尤其是柴油发动机的尾气占很大的比例，而且近年来我国机动车保有量逐年上升，尾气污染有愈演愈烈之势。这些颗粒物质的主要成分是碳烟（比例超过40%）、可溶性有机物和硫酸盐等，颗粒粒径一般小于2微米，属于细颗粒物，在空气中的悬浮时间长，与人体接触的机会大，容易在人体的肺部和支气管中沉积，而且颗粒物吸附了重金属和大分子有机物，生物毒性大，对人体身体健康产生很大的伤害，因此，碳烟颗粒的净化处理十分重要也十分迫切。

在实际控制机动车尾气排放的处理措施上，主要从机内净化和机外净化这两个方面来降低碳烟颗粒的排放。对于机内净化措施主要包含：改善燃油品质、改进发动机设计和提高燃烧效率等方面，从目前的技术层面来看，通过机内净化措施提高净化效率具有一定的难度。对于机外净化措施，主要指通过物理化学方法对已经排出发动机但并未排入大气环境的碳烟颗粒进行净化处理，常用的技术手段是在尾气末端添加颗粒物过滤器（DPF）来捕获以及氧化碳烟颗粒。DPF是目前为止应用最为广泛也最有效果的后处理技术，然而这种技术也存在缺点，例如在使用过程中容易产生DPF积碳等问题，这主要是由于尾气温度比较低（200-500℃），碳烟颗粒的热分解温度较高（550-600℃）。针对这种情况，一般通过DPF孔隙中涂覆固体催化剂，使碳烟颗粒在孔道中与催化剂相接触的过程中被催化氧化，解决DPF积碳问题。

对于此类固体催化剂主要有贵金属催化剂（常见的有Pd、Pt、Rh和Au等）、金属氧化物催化剂（常见的有CeO₂、CuO、NiO和Fe₂O₃等）和钙钛矿型氧化物催化剂（常见的有LaMn、LaCr和CeMn）等不同类别。其中贵金属催化剂因具有良好的催化活性，在催化氧化等方面得到了大量的应用，但由于此类催化剂价格较为昂贵，很难大量的投入使用，而金属氧化物催化剂虽然价格较低廉，但单独使用催化碳烟效果不佳，鉴于以上问题，本发明旨在开发一种新的催化剂，能有效降低碳烟氧化温度，并且易于制备和大规模投入生产使用。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种金负载磁性氧化物催化剂及其制备方法，可用于柴油发动机尾气处理装置微粒捕集器（DPF）上涂覆，在尾气温度范围内氧化碳烟，实现DPF的被动再生。

为了实现上述的目的，本发明提供以下技术方案：

一种金负载磁性氧化物催化剂，所述催化剂以金为主要活性组分，通过沉积-沉淀法负载在磁性氧化物上；