專利名稱：一種消除碳煙的鋇-過渡金屬-鈰基氧化物催化劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于柴油車尾氣催化劑的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及利用氮氧化物輔助催化 燃燒來消除柴油車尾氣碳煙顆粒物的一種消除碳煙的鋇-過渡金屬-鈰基氧化物 催化劑。
背景技術(shù)：
柴油機(jī)是一種具有良好的動力性、經(jīng)濟(jì)性和耐久性能的動力裝置，但其排放 的有害碳煙顆粒物嚴(yán)重威脅到人體健康，已成為制約柴油機(jī)廣泛應(yīng)用的瓶頸之
一。同時，柴油機(jī)尾氣中也含有相當(dāng)濃度的氮氧化物(N(U。在柴油機(jī)排氣管路 上安裝顆粒物捕集器是一種經(jīng)濟(jì)有效的后處理技術(shù)。它通過攔截、沉積等手段將 柴油機(jī)排氣中的碳煙顆粒物聚集在捕集器中，當(dāng)碳煙積累到一定程度后，再用燃 燒等手段將其除去，從而實現(xiàn)捕集器的再生，防止排氣背壓不斷升高而影響柴油 機(jī)的動力性和經(jīng)濟(jì)性。
近年來捕集器再生方式的開發(fā)熱點是催化燃燒，即開發(fā)降低碳煙顆粒物的起 燃溫度使其在排氣溫度下即可燃燒消除的催化劑。鈰基復(fù)合氧化物能夠提供晶格 氧作為活性氧種來氧化碳煙，并利用儲放氧特性從空氣中補充和活化氧，成為近 年來得到重點研究的一類新型催化劑。例如有文獻(xiàn)報道在Mn0rCe02復(fù)合氧化物 催化劑與碳煙松散接觸條件下，在10%02眉2氣氛中的碳煙最大燃燒速度溫度(T,) 約為55(TC，在10y。02/1000ppmN0/N2氣氛中的L約為45(TC，即在有N(X存在時碳 煙顆粒的氧化溫度明顯降低。Ba鹽是一類性能優(yōu)異的N0x存儲材料，其在NO,儲 存還原(NO, storage reduction, NSR)催化劑中得到廣泛研究和應(yīng)用。將鈰基 復(fù)合氧化物與N(X儲存材料相結(jié)合，是一條開發(fā)利用氮氧化物輔助催化燃燒碳煙 催化劑的新途徑，對于大幅度降低碳煙燃燒溫度、推進(jìn)顆粒物捕集器實現(xiàn)商業(yè)化 具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供利用氮氧化物輔助催化燃燒來消除柴油車尾氣碳煙顆粒物的一種消除碳煙的鋇-過渡金屬-鈰基氧化物催化劑，其特征在于，所述鋇-
過渡金屬-鈰基氧化物催化劑的通式為Ba乂(M0,)cu(Ce02)。.9，其中M為過渡金屬 Cu、 Co、 Fe、 Ni中的一種，x、 y、 0.1、 0. 9均為摩爾比，；s=0. 03 0. 15，產(chǎn)1 1.5。
所述Ba的存在形式為氧化物、碳酸鹽或硝酸鹽。
所述鋇-過渡金屬-鈰基氧化物催化劑采用溶膠-凝膠法制備，Ba的引入采用 浸漬負(fù)載法或前驅(qū)體摻雜溶膠-凝膠法，若采用浸漬負(fù)載法引入Ba，其步驟是
1) 先將可溶性鈰鹽和過渡金屬鹽以摩爾比Ce:M:9:l混合溶解于水中，攪拌 均勻，配置成濃度為0. 5 1. 5mol/L的溶液，加入檸檬酸或乙二胺四乙酸(EDTA) 為絡(luò)合劑，分子量為180 600的聚乙二醇為增稠劑，攪拌均勻。其中檸檬酸或 EDTA的克當(dāng)量數(shù)相當(dāng)于所有金屬離子的克當(dāng)量數(shù)之和的1. 1倍，聚乙二醇添加量 為絡(luò)合劑用量的5 15wt%。在8(TC加熱，攪拌混合溶液，直至水分蒸發(fā)產(chǎn)生粘 稠狀膠體。將膠體在空氣氣氛中l(wèi)l(TC干燥12小時，研細(xì)；在300'C預(yù)燒1小時， 使凝膠中的有機(jī)物燃燒分解，再于500'C煅燒3小時，爐冷，制得過渡金屬-鈰基 復(fù)合氧化物(M0》M(Ce02)。.9。
2) 根據(jù)測得的(M0》。a(Ce02)。.9的吸水率，往可溶性Ba鹽中添加能使 (M0y)M(Ce02)a9吸水飽和的水量，配成Ba鹽溶液。將Ba鹽溶液滴加到 (M0》u(Ce02)。9中，攪拌均勻后，11(TC烘干3小時，其中Ba的引入量為鈰和過
渡金屬總摩爾量的3% 15%;將負(fù)載Ba鹽后的(M0,)(u(Ce02)。,9于55(TC煅燒1小 時，爐冷，制得鋇-過渡金屬-鈰基氧化物Ba/(M0,)(u(Ce02)。.9催化劑。
若采用前驅(qū)體摻雜法引入Ba，則在上述步驟l)中鈰鹽與過渡金屬鹽的混合 溶液中再加入可溶性Ba鹽，攪拌溶解，其中Ba占鈰與過渡金屬摩爾量之和的3% 15%，其他相同，制得鋇-過渡金屬-鈰基氧化物Bax/(M0y)。乂Ce02)。,9催化劑。省略 步驟2)。
所述鈰鹽為硝酸亞鈰Ce(N03)3*6H20、硝酸鈰銨Ce(NH4)2(N03)6*2H20、硫酸鈰 Ce(S04)2'4H20或氯化亞鈰CeCl3'7H20。
所述過渡金屬鹽為硝酸鹽Cu(N03)2'6H20、 Co(N03)2*6H20、 Ni(N03)2*6H20、Fe (N03) 2*6H20 、 Fe (N03) 3 、醋酸鹽Cu (CH300) 2 H20 、 Co (CH3C00) 2 4H20 、 Ni (CH3C00) 2 4H20、 Fe(C2H300)2、硫酸鹽CuS04'5H20、 CoS04 7H20、 NiS04 6H20、 FeS04 7H20 、 Fe2(S04)3或氯化物CuCl2*2H20 、 CoCl2 6H20 、 NiCl2 6H20 、 FeCl2 4H20、 FeCh中的一種
所述鋇鹽為硝酸鋇Ba(N03)2或醋酸鋇Ba(CH300)2 H20。
本發(fā)明的有益效果是采用廉價的稀土鈰和過渡金屬銅、鈷、鎳、鐵的硝酸 鹽、醋酸鹽、硫酸鹽或氯化物為原料，催化劑生產(chǎn)成本低；采用溶膠-凝膠法以 及浸漬法制備催化劑的工藝簡單，反應(yīng)過程控制方便，容易實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)；制 得的催化劑Bay (MO,)。,, (Ce02) Q.9能有效利用尾氣氣氛中的氮氧化物輔助催化燃燒 碳煙，將碳煙的最大燃燒速率溫度T 由無催化劑時的約53(TC降低到390~440°C， 基本上滿足了現(xiàn)代柴油車排氣溫度要求，而且大大加快了碳煙的燃燒速度，使得 顆粒物捕集器能夠迅速再生。
具體實施例方式
本發(fā)明為利用氮氧化物輔助催化燃燒來消除柴油車尾氣碳煙顆粒物的一種 消除碳煙的鋇-過渡金屬-鈰基氧化物催化劑。
所述鋇-過渡金屬-鈰基氧化物碳煙燃燒催化劑的通式為 Bay(M0》M(Ce02)0.9，式中M為過渡金屬Cu、 Co、 Fe、 Ni中的一種，；sr、 7、 0.1、 0.9均為摩爾比，f0.03 0. 15，嚴(yán)1 L5， Ba的存在形式可為氧化物、碳酸鹽、 硝酸鹽等。
所述過渡金屬-鈰基氧化物催化劑采用溶膠-凝膠法制備，Ba的引入采用浸 漬負(fù)載法或前驅(qū)體摻雜溶膠-凝膠法。若采用浸漬負(fù)載引入Ba，其步驟是
1)先將可溶性鈰鹽和過渡金屬鹽以摩爾比Ce:M^:l混合溶解于水中，攪拌 均勻，配置成濃度為0. 5 1. 5mol/L的溶液。加入檸檬酸或乙二胺四乙酸(EDTA) 為絡(luò)合劑,分子量為180 600的聚乙二醇為增稠劑，攪拌均勻，其中檸檬酸或EDTA 的克當(dāng)量數(shù)相當(dāng)于所有金屬離子的克當(dāng)量數(shù)之和的1. 1倍，聚乙二醇添加量為絡(luò) 合劑用量的5 15wt%。在8(TC加熱攪拌混合溶液，直至水分蒸發(fā)產(chǎn)生粘稠狀膠 體。將膠體在空氣氣氛中1KTC干燥12小時，研細(xì)；在300。C預(yù)燒1小時，使凝膠中的有機(jī)物燃燒分解，再于50(TC煅燒3小時，爐冷，制得過渡金屬-鈰基復(fù)合
氧化物(M0》cu(Ce02)。.9。
2)根據(jù)測得的(M0》cu(Ce02)。.9的吸水率，往可溶性Ba鹽中添加能使 (M0,)M(Ce02)。.9吸水飽和的水量，配成Ba鹽溶液。將Ba鹽溶液滴加到 (M0》cu(Ce02)。,9中，攪拌均勻后，1KTC烘干3小時，其中Ba的引入量為鈰和過
渡金屬總摩爾量的3% 15%;將負(fù)載Ba鹽后的(MO,)M(Ce02)Q.9f 550。C煅燒1小
時，爐冷，制得鋇-過渡金屬-鈰基氧化物Bay(MO,)。,"Ce02)。.9催化劑。
若采用前驅(qū)體摻雜法引入Ba，則在上述步驟l)中鈰鹽與過渡金屬鹽的混合
溶液中再加入可溶性Ba鹽，攪拌溶解，其中Ba占鈰與過渡金屬摩爾量之和的3%
15%,其他相同，制得鋇-過渡金屬-鈰基氧化物Ba,/(MO》。.，(Ce02)。.9催化劑。省略
步驟2)。
所述鈰鹽為硝酸亞鈰Ce(N03)3'6H20、硝酸鈰銨Ce(NH4)2(N03)6'2H20、硫酸鈰 Ce(S04)2'4H20或氯化亞鈰CeCl3*7H20。
所述過渡金屬鹽為硝酸鹽Cu(N03)2*6H20、 Co(N03)2*6H20、 Ni(N03)2'6H20、 Fe(N03)2'6H20 、 Fe(N03)3 、醋酸鹽Cu (CH300) 2 H20 、 Co (CH3C00) 2 4H20 、 Ni(CH3C00)2 4H20、 Fe(C2,)2、硫酸鹽CuS04*5H20、 CoS04 7H20、 NiS04 6H20、 FeS04 7H20 、 Fe2(S04)3或氯化鹽CuCl2'2H20 、 CoCl2 6H20 、 NiCl2 6H20 、 FeCl2'4H20、 FeCl3。
所述鋇鹽為硝酸鋇Ba(N03)2或醋酸鋇Ba(CH300)2 H20。
下面例舉實施例對本發(fā)明予以說明。
實施例1
在200ml的燒杯中加入2. 777g硝酸鈰銨、0. 241g乙酸鈷和15ml的水，攪拌 溶解，然后在室溫攪拌條件下加入2.836g檸檬酸，溶解后再加入0.3g聚乙二醇 (分子量400)，滴加完畢后，在80'C加熱攪拌，直至水分蒸發(fā)產(chǎn)生粘稠狀膠體。 然后將所得膠體在空氣氣氛中11(TC干燥12小時，取出研細(xì)，經(jīng)30(TC預(yù)燒1小 時，50(TC煅燒3小時，爐冷后制得Co-Ce復(fù)合氧化物，簡寫為(Co0,)^ (Ce02)。.9。 取0. 241g硝酸鋇，溶于0. 9g去離子水中。將制得的1. 5gCo-Ce復(fù)合氧化物加入該硝酸鋇溶液中，攪拌均勻，在11(TC加熱烘干3小時，在550。C煅燒1小時， 爐冷，制得負(fù)載Ba的鋇-鈷-鈰基氧化物Ba。V(CoO)cu(Ce02)。.9催化劑。該催化劑 中Ba的含量為Co與Ce的總摩爾量的10%。 實施例2
在200ml的燒杯中加入2. 777g硝酸鈰銨、0. 230g氯化鎳和15ml的水，攪拌 溶解，然后在室溫攪拌條件下加入2.836g檸檬酸，溶解后再加入0.3g聚乙二醇 (分子量200)，滴加完畢后，在8(TC加熱攪拌，直至水分蒸發(fā)產(chǎn)生粘稠狀膠體。 然后將所得膠體在空氣氣氛中11(TC干燥12小時，取出研細(xì)，經(jīng)300'C預(yù)燒1小 時，50CTC煅燒3小時，爐冷后制得Ni-Ce復(fù)合氧化物，簡寫為(NiO)^(Ce02)。.9。 取0. 241g硝酸鋇，溶于0. 9g去離子水中。將制得的1. 5gNi-Ce復(fù)合氧化物加入 該硝酸鋇溶液中，攪拌均勻，在110'C加熱烘干3小時，在55(TC煅燒1小時， 爐冷，制得負(fù)載Ba的鋇-鎳-鈰基氧化物Ba。V(NiO)M(Ce02)。.9催化劑。該催化劑 中Ba的含量為Ni與Ce的總摩爾量的10%。
實施例3
在200ml的燒杯中加入2. 777g硝酸鈰銨、0. 272g硫酸鐵和15ml的水，攪拌 溶解，然后在室溫攪拌條件下加入2.836g檸檬酸，溶解后再加入0.3g聚乙二醇 (分子量600)，滴加完畢后，在8(TC加熱攪拌，直至水分蒸發(fā)產(chǎn)生粘稠狀膠體。 然后將所得膠體在空氣氣氛中11(TC干燥12小時，取出研細(xì)，經(jīng)30(TC預(yù)燒1小 時，50(TC煅燒3小時，爐冷后制得Fe-Ce復(fù)合氧化物，簡寫為(Fe(X.5)。.,(Ce02)。.9。 取0. 247g硝酸鋇，溶于0. 9g去離子水中。將制得的1. 5gFe-Ce復(fù)合氧化物加入 該硝酸鋇溶液中，攪拌均勻，在110'C加熱烘干3小時，在55(TC煅燒1小時， 爐冷，制得負(fù)載Ba的鋇-鐵-鈰基氧化物Ba。V(FeOL5)。乂Ce02)。.9催化劑。該催化 劑中Ba的含量為Fe與Ce的總摩爾量的10%。
實施例4
在300ml的燒杯中加入11. 995g硝酸亞鈰、0. 742g硝酸銅和50ml的水，攪 拌溶解，然后在室溫攪拌條件下加入8.988g檸檬酸，溶解后再加入0.6g聚乙二 醇(分子量180)，在8(TC加熱攪拌，直至水分蒸發(fā)產(chǎn)生粘稠狀膠體。然后將所得膠體在空氣氣氛中l(wèi)l(TC干燥12小時，取出研細(xì)，經(jīng)30(TC預(yù)燒1小時，500 。C煅燒3小時，爐冷后制得Cu-Ce復(fù)合氧化物，簡寫為(CuO)。，,(Ce02)。.9。分別取 0.047g、 0.094g、 0. 157g、 0.235g醋酸鋇，分別溶于0. 6g去離子水中，再分別 取4份Cu-Ce復(fù)合氧化物(每份lg)加入醋酸鋇溶液中，攪拌均勻，在IIO'C加 熱烘干3小時，在55(TC煅燒1小時，爐冷，制得負(fù)載Ba的鋇-銅-鈰基氧化物 Ba,/(CuO)(u(Ce02)。.9催化劑(其中^=0.03、 0.06、 0.1、 0.15)以及對比樣品 (CuO)(u(Ce02)。.9。這些催化劑中Ba的含量分別為Cu和Ce的總摩爾量的3%、 6%、 10%、 15%。
制備Ba。VCe02對比樣在200ml的燒杯中加入3. 598g硝酸亞鈰和20ml的 水，攪拌溶解，然后在室溫攪拌條件下加入2. 696g檸檬酸，溶解后再加入0.2g 聚乙二醇(分子量180)，在8(TC加熱攪拌，直至水分蒸發(fā)產(chǎn)生粘稠狀膠體。然 后將所得膠體在空氣氣氛中l(wèi)l(TC干燥12小時，取出研細(xì)，經(jīng)30(TC預(yù)燒1小時， 50(TC煅燒3小時，爐冷后制得Ce02。取O. 148g醋酸鋇，溶于0.6g去離子水中， 取lgCe02加入該醋酸鋇溶液中，攪拌均勻，在11(TC加熱烘干3小時。將浸漬負(fù) 載了醋酸鋇的Ce02粉末于55(TC煅燒l小時，爐冷，制得負(fù)載Ba的鋇-鈰基催化 劑Ba。VCe02。 Ba的含量為Ce摩爾量的10%。
實施例5
在200ml的燒杯中加入7.197g硝酸亞鈰、0. 445g硝酸銅、0. 470g醋酸鋇和 50ml的水，攪拌溶解，然后在室溫攪拌條件下加入4. 176gEDTA，溶解后再加入 0.4g聚乙二醇(分子量300)，在8(TC加熱攪拌，直至水分蒸發(fā)產(chǎn)生粘稠狀膠體。 然后將所得膠體在空氣氣氛中l(wèi)l(TC干燥12小時，取出研細(xì)，經(jīng)30(TC預(yù)燒1小 時，50(TC煅燒3小時，爐冷，制得摻雜Ba的鋇-銅-鈰基氧化物催化劑，簡寫為 Ba。V(CuO)。a(Ce02)。.9-S。該催化劑中Ba的含量為Cu和Ce的總摩爾量的10%。
測試?yán)?
以實施例1的Ba。V(CoO)cu(Ce02)。.9催化劑為例，在模擬柴油車尾氣的氣氛 中進(jìn)行碳煙催化燃燒活性測試。
取100mgBa。V(CoO)。.，(Ce02)。.9(實施例l)催化劑，與10mg碳煙(Printex-U，Degussa)在瑪瑙研缽中用藥匙輕刮混合3min，以模擬催化劑與碳煙的松散接觸 條件。將混合物裝在石英管反應(yīng)器中進(jìn)行TP0實驗。在10%02+1000ppm N0+N2的 氣氛中，空速為40000h—4寸，Ba。V(Co0)M(Ce02)。.9的L約為390°C,生成C。2的 選擇性為98%。其中C02選擇性的計算方法為將碳煙燃燒過程中C02的生成總量 除以C02和C0的生成總量之和，下同。
作為空白結(jié)果，取10mg碳煙(Printex-U， Degussa)裝在石英管反應(yīng)器中 進(jìn)行程序升溫氧化(TPO)實驗，氣氛為10呢02+1000ppmNO+N2平衡，空速為40000h—1 時，純碳煙TP0實驗的L約為529'C，生成0)2的選擇性為24%。
測試?yán)?
以實施例2的Ba。V(NiO)。乂Ce02)。.9催化劑為例，在模擬柴油車尾氣的氣氛 中進(jìn)行碳煙催化燃燒活性測試。
取100mgBa。V(NiO)(u(Ce02)。.9(實施例2)催化劑，與10mg碳煙(Printex-U， Degussa)在瑪瑙研缽中用藥匙輕刮混合3min，以模擬催化劑與碳煙的松散接觸 條件。將混合物裝在石英管反應(yīng)器中進(jìn)行TPO實驗。在10%02+1000ppm N0+N2的 氣氛中，空速為40000h—'時，Ba。V(NiO)M(Ce02)。,9的L約為413nC，生成0)2的 選擇性為96%。
測試?yán)?
以實施例3的Ba。V(Fe(U。乂Ce02)。,9催化劑為例，在模擬柴油車尾氣的氣氛 中進(jìn)行碳煙催化燃燒活性測試。
取100mg Ba。.(FeO^)。,i (Ce02) 。.9(實施例3)催化劑，與10mg碳煙(Printex-U， Degussa)在瑪瑙研缽中用藥匙輕刮混合3min，以模擬催化劑與碳煙的松散接觸 條件。將混合物裝在石英管反應(yīng)器中進(jìn)行TPO實驗。在10%02+1000ppm N0+N2的 氣氛中，空速為40000h—'時，Ba。V(FeOL5)cu(Ce02)。,9的L約為438°C，生成C02 的選擇性為98%。
測試?yán)?
以實施例4的8&。.1/(010)。,1((:602)。.9催化劑為例，在模擬柴油車尾氣的氣氛 中進(jìn)行碳煙催化燃燒活性測試。取100mgBaQV(CuO)cu(Ce02)。.9(實施例4)催化劑，與10mg碳煙(Printex-U， Degussa)在瑪瑙研缽中用藥匙輕刮混合3min，以模擬催化劑與碳煙的松散接觸 條件。將混合物裝在石英管反應(yīng)器中進(jìn)行TPO實驗。在10%02+1000ppm NO+N2的 氣氛中，空速為40000h—'時，BanV(Cu0)(u(CeO2)。g的i;約為40(rC，生成C02的 選擇性為97%。
以同樣條件對實施例2中的Ba。.。3/(CuO)。乂Ce02)。.9、 Ba。.。6/(CuO)(u(Ce02)。.9 、 Ba?！?/(CuO)M(Ce02)。.9及對比例樣品(CuO)。.，(Ce02)。.9和Ba。VCe。2進(jìn)行TPO實驗， 結(jié)果如表2所示。結(jié)果表明，Ba。VCeOz催化碳煙燃燒的T。值為506°C， 002生成 選擇性接近97%; (CuO)cu(Ce02)。9催化碳煙燃燒的T，值為433。C， C02生成選擇性 接近100%; Ba、 Cu同時引入Ce02的催化劑體系顯著提高了催化劑催化燃燒碳煙 的活性，其中以Ba。.。6/(CuO)。乂Ce02)。.9的活性最高，L值為395°C，生成0)2的選 擇性為99%。
測試?yán)?
以實施例5的Ba。V(CnO)。.,(Ce02)。.9-D催化劑為例，在模擬柴油車尾氣的氣 氛中進(jìn)行碳煙催化燃燒活性測試。
取100mgBa。.7(CuO)。. t (Ce02) 。.9-S(實施例5)催化劑，與10mg碳煙(Printex-U， Degussa)在瑪瑙研缽中用藥匙輕刮混合3min，以模擬催化劑與碳煙的松散接觸 條件。將混合物裝在石英管反應(yīng)器中進(jìn)行TPO實驗。在10%02+1000ppm N0+N2的 氣氛中，空速為40000h—1寸，Ba。V(CuO)M(Ce02)。,9-D的L約為394°C，生成C02 的選擇性為97%。活性評價結(jié)果表明，采用前驅(qū)體摻雜溶膠-凝膠法制備的鋇-銅-鈰基氧化物Ba。. y (CuO) 。,, (Ce02) 。. 9-D催化劑對碳煙燃燒的催化活性略高于先采 用溶膠-凝膠法制備銅-鈰基氧化物再采用浸漬負(fù)載法制備的鋇-銅-鈰基氧化物 Ba。V(CuO)。乂Ce02)。.9催化劑(實施例4)的活性，但影響不大。
上述測試實驗結(jié)果如表1、表2所示。
表l為摻雜不同過渡金屬(Cu、 Co、 Ni、 Fe)的鋇-過渡金屬-鈰基氧化物催 化劑的碳煙最大燃燒速率溫度，反應(yīng)條件為催化劑與碳煙的質(zhì)量比10: 1，將催 化劑與碳煙在瑪瑙研缽中用藥匙輕刮混合3min來模擬催化劑與碳煙的松散接觸條件，反應(yīng)氣氛為10%02+1000ppraNO，平衡氣為N2，空速為40000h—、
表2為不同Ba引入量的的鋇-銅-鈰基氧化物催化劑的碳煙最大燃燒速率溫 度，反應(yīng)條件為催化劑與碳煙的質(zhì)量比10: 1，將催化劑與碳煙在瑪瑙研缽中用 藥匙輕刮混合3min來模擬催化劑與碳煙的松散接觸條件，反應(yīng)氣氛為 10%02+1000ppmNO，平衡氣為N"空速為400001Tl。
表l
催化劑L值(°C)C02生成選擇性(％)
無催化劑53024
Ba。V(Co0) (u(Ce02) 0.939098
Ba。V(NiO)o,i(Ce02)a941396
Ba0.!/ (FeO") ai(Ce02) 0.943898
Ba01/(CuO) "(Ceo"40098
Ba。V (CuO)(u(Ce。2) 0.9-S39497
表2催化劑L值rc)C02生成選擇性(％)
(CuO) (u(Ce02)0.9433100
Ba0.03/ (CuO) 。,！(Ce02) 0.941699
Ba0.oei/(CuO) (u(CeO》0.939599
Ba0. y(CuO)o,"Ce02)0.940098
Ba0.15/ (CuO) cu(CeO》0.942898
Ba*. i/Ce025069權(quán)利要求
1.一種輔助催化燃燒碳煙的鋇-過渡金屬-鈰基氧化物催化劑，其特征在于，所述鋇-過渡金屬-鈰基氧化物催化劑的通式為Bax/(MOy)0,1(CeO2)0.9，其中M為過渡金屬Cu、Co、Fe、Ni中的一種，x、y、0.1、0.9均為摩爾比，x＝0.03～0.15，y＝1～1.5。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述輔助催化燃燒碳煙的鋇-過渡金屬-鈰基氧化物催化 劑。其特征在于，所述Ba的存在形式為氧化物、碳酸鹽或硝酸鹽。
3. —種輔助催化燃燒碳煙的鋇-過渡金屬-鈰基氧化物催化劑的制備方法，其 特征在于，所述過渡金屬-鈰基氧化物催化劑采用溶膠-凝膠法制備，Ba的引入 采用浸漬負(fù)載法或前驅(qū)體摻雜溶膠-凝膠法，若采用浸漬負(fù)載法引入Ba，其步驟 是1) 先將可溶性鈰鹽和過渡金屬鹽以摩爾比Ce:M-9:l混合溶解于水中，攪拌 均勻，配置成濃度為0.5 1.5mol/L的鈰鹽和過渡金屬鹽的混合水溶液，加入絡(luò) 合劑檸檬酸或乙二胺四乙酸EDTA;分子量為180 600的聚乙二醇作增稠劑，攪 拌均勻；其中檸檬酸或EDTA的克當(dāng)量數(shù)相當(dāng)于所有金屬離子的克當(dāng)量數(shù)之和的 1. l倍，聚乙二醇添加量為絡(luò)合劑用量的5 15^%,在8(TC加熱條件下，攪拌混 合溶液，直至水分蒸發(fā)產(chǎn)生粘稠狀膠體;將膠體在空氣氣氛中l(wèi)l(TC干燥12小時， 研細(xì)；在30(TC預(yù)燒1小時，使凝膠中有機(jī)物燃燒分解，再于50(TC煅燒3小時， 爐冷，制得過渡金屬-鈰基復(fù)合氧化物(MO,)。,, (Ce02)。.9; 2) 根據(jù)測得的(M0,)M(Ce02)。.9的吸水率，往可溶性Ba鹽中添加能使 (M0》(u(Ce02)。.9吸水飽和的水量，配成Ba鹽溶液，將Ba鹽溶液滴加到 (M0》。,"Ce02)。.9中，攪拌均勻后，110。C烘干3小時，其中Ba的引入量為鈰和過渡金屬總摩爾量的3% 15%;將負(fù)載Ba鹽后的(M0,)。，,(Ce02)。.9于550'C煅燒1小 時，爐冷，制得鋇_過渡金屬-鈰基氧化物Ba乂(M0,)。乂Ce02)ag催化劑；若采用前驅(qū)體摻雜法引入Ba,則在上述步驟l)中鈰鹽與過渡金屬鹽的混合 水溶液中再加入可溶性Ba鹽，攪拌溶解，其中Ba占鈰與過渡金屬摩爾量之和的 3% 15%，其他相同，制得鋇-過渡金屬-鈰基氧化物Bay(M0y)。a(Ce02)。.9催化劑；省略步驟2)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述輔助催化燃燒碳煙的鋇-過渡金屬-鈰基氧化物催化劑 的制備方法，其特征在于，所述鈰鹽為硝酸亞鈰Ce(N03)3*6H20、硝酸鈽銨 Ce(NH4)2(N03)6*2H20、硫酸鈰Ce(S04)2*4H20或氯化亞鈰CeCl3*7H20。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述輔助催化燃燒碳煙的鋇-過渡金屬-鈰基氧化物催化劑 的制備方法，其特征在于，所述過渡金屬鹽為硝酸鹽Cu (N03),6H20、Co (N03)2*6H20、 Ni(N03)2'6H20 、 Fe(N03)2'6H20 、 Fe(N03)3 、 醋酸鹽Cu (CH300) 2 H20 、 Co(CH3C00)2'4H20、 Ni(CH3C00)2'4H20、 Fe(C2H300)2 、硫酸鹽CuS04'5H20 、 CoS04 7H20 、 NiS04 6H20 、 FeS04 7H20 、 Fe2(S04)3或氯化物CuCl2'2H20 、 CoCl2 6H20、 NiCl2*6H20、 FeCl2 4H20、 FeCl3中的一種.
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述輔助催化燃燒碳煙的鋇-過渡金屬-鈰基氧化物催化劑 的制備方法，其特征在于，所述鋇鹽為硝酸鋇Ba(N03)2或醋酸鋇Ba(CH300)2 H20。
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于機(jī)動車尾氣催化劑技術(shù)領(lǐng)域的一種利用柴油車尾氣中的氮氧化物來輔助催化燃燒碳煙的鋇-過渡金屬-鈰基氧化物催化劑。采用溶膠-凝膠法制備，Ba的引入采用浸漬負(fù)載法或前驅(qū)體摻雜溶膠-凝膠法。以稀土鈰和過渡金屬銅、鈷、鎳、鐵的鹽或氯化物鹽為原料，加入絡(luò)合劑，增稠劑，制成過渡金屬-鈰基復(fù)合氧化物，采用前驅(qū)體摻雜或浸漬負(fù)載法引入Ba，制得Ba_x/(MO_y)_0,1(CeO₂)_0.9催化劑，工藝簡單，容易實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)?？蓪⑻紵煹淖畲笕紵俾蕼囟萒_m從無催化劑時的530℃降低到390~440℃，且燃燒完全，產(chǎn)物中基本沒有CO生成，能夠滿環(huán)保要求，燃燒速度大，使得顆粒物捕集器能夠迅速再生。
文檔編號B01J23/83GK101623639SQ20091009081
公開日2010年1月13日 申請日期2009年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月11日
發(fā)明者吳曉東, 繁 林, 蕾 王, 端 翁 申請人:清華大學(xué)