[发明专利]一种涂覆CeZrK/rGO纳米固溶体催化剂的柴油机催化颗粒捕集器

说明书

本发明公开了一种涂覆CeZrK/rGO纳米固溶体催化剂的柴油机催化颗粒捕集器，包括过滤器外壳与滤芯，所述滤芯包括基体和催化剂；所述催化剂的活性组分包括CeZrK/rGO纳米固溶体催化剂。因为CeZrK/rGO纳米固溶体催化剂具有比表面积大、氧含量高、反应温度低、热稳定性好、可再生和成本低廉的特点，所以本发明具有碳烟过滤效果强、可再生和成本低廉等特点。

技术领域

本发明具体涉及一种涂覆CeZrK/rGO纳米固溶体催化剂的柴油机催化颗粒捕集器。

技术背景

柴油机在运输车辆和各种非道路工程机械中得到了广泛的应用，在生活中并不鲜见。然而，柴油机排出的尾气会对环境造成严重的污染，对人身健康存在极大地影响，特别是柴油机排出的碳烟可进入血液、触发基因突变并产生健康风险。近年来，随着排放法规的日益严格，柴油机的碳烟排放控制技术已成为焦点。

柴油机排气温度在150℃到450℃之间，而碳烟的氧化温度超过了550℃。这导致碳烟无法充分发生氧化反应，从而导致柴油机排出大量碳烟或是碳烟在排气筒等部件中大量堆积烧结。因此，提高排气温度促进碳烟的燃烧是一种可行的办法；但温度的提高会导致过滤器滤芯等部件损坏，并且需要额外的加热系统，并不方便快捷。

因此，利用催化剂降低碳烟的氧化反应温度是更优的解决方案。柴油机催化型颗粒捕集器不需要额外的热源和复杂的控制系统，从而大大降低了燃料消耗和发动机损耗。由于碳烟的催化氧化是O₂、碳烟和催化剂之间的反应，催化剂与碳烟的接触面积和催化剂的本征催化活性是影响碳烟氧化效率的两个关键因素，这是柴油机催化型颗粒捕集器再生中的关键问题。

中国发明专利公开说明书CN108554406B，公开日20200424，公开了一种负载合金型碳烟氧化催化剂及其制备方法载体为铈锆复合氧化物及其轻稀土修饰体系，合金型活性组分为均质型钯银合金，合金型活性组分按质量百分比的组成为钯1％～20％，银80％～99％，总金属负载量为4％～15％。该发明的实施例2中，在疏松接触形态的碳烟氧化达到最大速率时的温度为416℃，一定程度上降低了碳烟氧化的反应温度增加了效率。

但是柴油机排气温度在150℃到450℃之间，上述发明中的碳烟氧化达到最大速率时的温度为416℃，虽然已经落入柴油机排气温度范围内却处在较高范围，催化活性依然存在提高的空间。由于时负载合金型催化剂且载体为铈锆复合氧化物及其轻稀土修饰体系，合金型活性组分为均质型钯银合金，导致该催化剂的成本依然较高。

因此，需要发明一种包含新的碳烟氧化催化剂的柴油机催化型颗粒捕集器，使得该柴油机催化型颗粒捕集器的在更低的温度通过催化剂对碳烟进行催化氧化，并且该柴油机催化型颗粒捕集器应该具有碳烟过滤效果强、可再生和成本低廉等特点。

发明内容

本发明提供了一种涂覆新的碳烟氧化催化剂的柴油机催化型颗粒捕集器，该过滤器采用 CeZrK/rGO纳米固溶体催化剂作为滤芯中催化剂的活性组分。因为CeZrK/rGO纳米固溶体催化剂具有比表面积大、氧含量高、反应温度低、热稳定性好、可再生和成本低廉的特点，所以本发明具有碳烟过滤效果强、可再生和成本低廉等特点。从而解决了现有技术中存在的不足。

一种涂覆CeZrK/rGO纳米固溶体催化剂的柴油机催化颗粒捕集器，包括过滤器外壳与滤芯，滤芯包括基体和催化剂；所述催化剂的活性组分包括CeZrK/rGO纳米固溶体催化剂，所述CeZrK/rGO纳米固溶体催化剂具有如下通式：

Ce_AZr_BK_C/rGO

其中，A:B:C＝5:1～3:1～3。

CeZrK/rGO纳米固溶体催化剂具有纳米孔结构，其孔径为36.1-36.9nm。大于碳烟(20nm)，保证了碳烟能进入催化剂的内部孔隙，与活性相充分接触。