[发明专利]一种高效的碳烟脱除催化剂的制备工艺及其产品

说明书

本发明公开一种高效的碳烟脱除催化剂的制备工艺及其产品。将硝酸铜，硝酸铈，硝酸镧与水混合；调节pH值，在一定温度下放置老化，得到所需的混合物；用去离子水过滤洗涤上述混合物，并干燥；将干燥后的催化剂前驱体放入低温等离子体反应器中，并使其处在放电区中；向低温等离子体反应器中通入一定流速的空气，在一定功率下放电2h后停止，得到所需催化剂材料。本发明能够在低温下实现碳烟催化燃烧催化剂的高活性，同时所制备的催化剂材料具制备工艺简单与经济低成本等特点。

技术领域

本发明涉及材料制备领域，涉及一种高效的碳烟脱除催化剂的制备工艺及其产品，具体涉及一种用于碳烟燃烧的改性复合氧化物催化新材料的合成方法及其产品。

背景技术

相比较于汽油发动机，柴油发动机热效率更高，可用功率范围更广，但是柴油发动机尾气中往往含有大量的碳烟颗粒物。碳烟是大气细颗粒物的主要成分之一，且作为PM2.5的主要前驱体之一，对大气环境和人体健康具有显著的影响与危害。目前，在碳烟颗粒的处理技术中最引人瞩目的是催化燃烧技术。用颗粒过滤器收集碳烟颗粒，同时碳烟颗粒在高活性碳烟燃烧催化剂的作用下被氧化为CO₂，这是减少碳烟颗粒物污染的最直接有效的处理方法。因此，高活性催化剂的制备也就成了催化燃烧去除碳烟颗粒物技术的最核心内容。根据大量的催化剂研究总结，可将碳烟催化燃烧催化剂可分为贵金属催化剂与非贵金属氧化物催化剂。Pt、Pd等贵金属催化剂的催化活性往往很高，还能同时有效去除尾气中的氮氧化物，但是贵金属的经济成本越来越高，其高昂的成本使其在实际应用中受限。

当前，有关非贵金属催化剂的研发成为学术研究的重点。尽管相关的研究发明很多，但是常规方法制备的非贵金属催化剂还是存在催化活性偏低的缺点。因此，探索新的催化剂制备工艺迫在眉睫。近年来，低温等离子体技术作为提高催化剂活性的工艺，已被学术界逐步接受。目前，多数文献报道将低温等离子体技术用以负载型催化剂的制备，以此提高催化剂载体表面活性中心的分散度，从而提高所制备催化剂的催化活性。在我们的前期研究中发现，除了提高活性中心的分散度，低温等离子体还能够改变催化剂的表面结构，而催化剂的表面结构与催化剂的催化活性又息息相关。

本发明基于传统的共沉淀法工艺，提出以低温等离子体工艺进行改良，最终制备出高活性的非贵金属催化新材料。该催化剂的制备工艺简单，经济成本低廉，具有良好的应用前景。

发明内容

本发明的一个目的在于为了克服现有技术的缺点与不足，以低温等离子体技术为核心，提供一种改性复合氧化物催化剂体系的制备方法。所述方法能够在低温下实现碳烟催化燃烧催化剂的高活性，同时所制备的催化剂材料具制备工艺简单与经济低成本等特点。

本发明的目的通过下述方案实现：

本发明提供的改性复合氧化物催化剂的制备方法：采用特定的硝酸盐为原料，以无机碱为pH调节剂，以水为溶剂，按下述步骤依次进行：

(1)取适量硝酸铜，硝酸铈，硝酸镧与水混合，搅拌直至完全溶解；

(2)加入浓度为1mol/L的强碱至所需pH值，在一定温度下放置老化，得到所需的混合物；

(3)用去离子水过滤洗涤上述混合物，并干燥；

(4)将干燥后的催化剂前驱体放入低温等离子体反应器中，并使其处在放电区中；

(5)向低温等离子体反应器中通入一定流速的空气，在一定功率下放电2h后停止，得到所需催化剂材料。

作为优选，步骤(1)中，硝酸盐总浓度为0.2～2mol/L；

作为优选，步骤(1)中，硝酸铜与硝酸镧的摩尔比例为1：1～1：4，硝酸铈与硝酸镧的摩尔比例为1：1～1：2；

作为优选，步骤(2)中，pH值范围为9～12；老化温度为30～90℃；