一種用于機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣凈化的智能催化劑制備方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】
[0001]技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種用于機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣凈化的智能催化劑的制備方法。
[0002]【背景技術(shù)】:
在所有可用于機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣凈化材料領(lǐng)域的鈣鈦礦體系中，LaFe系鈣鈦礦復(fù)合氧化物因其強(qiáng)大的多功能性、優(yōu)異的高溫?zé)岱€(wěn)定性和水熱穩(wěn)定性、以及較好的活性，引起了人們的廣泛關(guān)注；而且其主要組成元素La、Fe也是相對(duì)最廉價(jià)的鈣鈦礦構(gòu)成元素，能夠最大限度降低催化劑成本。雖然Fe活性中心氧化還原能力明顯弱于Co和Mn等其他常用的鈣鈦礦B位元素，但LaFe系鈣鈦礦在較強(qiáng)的氧化/還原氛圍下卻能夠更好的保持自身鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，從而得到穩(wěn)定的催化活性。同時(shí)，LaFe系鈣鈦礦結(jié)構(gòu)也有利于摻雜離子的穩(wěn)定分散和存在，當(dāng)高活性貴金屬Pd離子摻雜后，可以發(fā)揮出更好和持久的催化活性，在活性以及穩(wěn)定性方面都要明顯優(yōu)于負(fù)載型Pd催化劑。LaFe系鈣鈦礦結(jié)構(gòu)中的Pd2+可以隨著外部氧化還原環(huán)境的變化溢出或者進(jìn)入鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)LaFei_xPdx0a δ (x=0.05-0.1)催化劑材料的自我再生，成為一種智能催化劑材料。智能催化劑可以減少貴金屬的負(fù)載量，并且保證了催化劑的性能，現(xiàn)在已經(jīng)引起了廣泛的重視，并為機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣凈化催化劑材料的發(fā)展提出了一個(gè)全新的方向。目前LaFe系鈣鈦礦材料的制備方法有多種，合成溫度一般為700~900°C，反應(yīng)過(guò)程比較劇烈，容易引發(fā)爆炸和火災(zāi)，甚至需要真空干燥才能獲得比較理想的合成效果，實(shí)驗(yàn)條件苛刻，成本較高，另外高溫合成會(huì)導(dǎo)致貴金屬Pd的初始活性下降。
[0003]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明的目的是針對(duì)目前LaFe系鈣鈦礦材料的制備方法表現(xiàn)出來(lái)的合成溫度高、反應(yīng)過(guò)于劇烈容易引發(fā)爆炸和火災(zāi)、需要真空干燥等不足，發(fā)明了一種用于機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣凈化的智能催化劑制備方法。
[0004]本發(fā)明制備方法包括以下步驟:
⑴按照化學(xué)計(jì)量比例將所需硝酸鐵(Fe(NO3)3.9Η20 )加入到適量蒸餾水(約0.35-0.45mol/L)中，并在保持60°C的水浴鍋中使用機(jī)械攪拌器攪拌(120r/min),直至硝酸鐵完全溶解。
[0005]⑵往硝酸鐵溶液中加入計(jì)量硝酸鈀溶液，繼續(xù)恒溫(60°C)攪拌(120r/min)約30min,配制成第一份前驅(qū)體溶液。
[0006]⑶把LaFei_xPdx03± s (x=0.05-0.1)中金屬陽(yáng)離子總摩爾量相同的檸檬酸溶解入第二份適量蒸餾水(約0.38-0.42mol/L)，配制成第二份前驅(qū)體溶液，并將其按20ml/min的速率緩慢加入第一份前驅(qū)體溶液，繼續(xù)恒溫(60°C )攪拌(120r/min)約60min。
[0007]⑷按照化學(xué)計(jì)量比例將所需硝酸鑭(La(NO3)3.6H20 )溶解入第三份適量蒸餾水(約0.35-0.45mol/L)中，并將其按20ml/min的速率緩慢加入前兩份前驅(qū)體溶液的混合溶液中，繼續(xù)恒溫(60°C )攪拌(120r/min)約30min,制成混合溶液。
[0008](5)把適量的聚乙二醇(約為檸檬酸質(zhì)量的1/3~2/3)緩慢滴加(20ml/min)到混合溶液中，繼續(xù)恒溫(60 °C )攪拌(120r/min)約50min。
[0009](6)把水浴鍋的溫度調(diào)至90°C保溫，繼續(xù)恒溫(90°C )攪拌(120r/min)至聚合物樹(shù)脂形成。
[0010](7)把聚合物樹(shù)脂放入烘箱中烘干(70~100°C )約4h。
[0011](8)用瑪瑙研缽把烘干的聚合物樹(shù)脂研磨碎，40~60目過(guò)篩。
[0012](9)預(yù)燒:將磨碎的聚合物樹(shù)脂放入馬弗爐中預(yù)燒，以5°C /min的升溫速率升溫，依次在100~120°C保溫l~2h，200~250°C保溫l~2h，350~400°C保溫3~4h，之后隨爐冷卻至室溫。
[0013](1Φ焙燒:把預(yù)燒好的聚合物樹(shù)脂暴露在空氣中，稍加攪拌，然后放入馬弗爐中焙燒；然后以5°C /min的升溫速率升溫，依次在350~400°C保溫l~2h，520~560°C保溫6~7h，之后隨爐冷卻至室溫，合成完畢。
[0014]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明利用檸檬酸與金屬陽(yáng)離子形成鰲合物，再通過(guò)鰲合物與聚乙二醇聚合形成固體聚合物樹(shù)脂，然后將樹(shù)脂鍛燒而制備粉體。由于金屬離子與有機(jī)酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而均勻地分散在聚合物樹(shù)脂中，故能保證原子水平的混合。樹(shù)脂的燃燒溫度較低，并且含有貴金屬Pd，可在較低溫度下鍛燒得氧化物粉體。該方法很好的解決了目前制備工藝的不足，制備方法簡(jiǎn)單、安全、成本較低，并成功合成了性能較好的智能催化劑材料LaFehPdxO3is (x=0.05-0.1),在保證相同催化性能的前提下,智能催化劑材料LaFei_xPdx03±s可以直接降低貴金屬成本3倍左右，而且耐久性能更好。因此實(shí)用性較好，易于推廣應(yīng)用，具有較大實(shí)用價(jià)值。
[0015]附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明:
附圖1是實(shí)施例1得到的產(chǎn)品的XRD圖譜。
[0016]附圖2是實(shí)施例1得到的產(chǎn)品的掃描電鏡圖。
[0017]【具體實(shí)施方式】:
實(shí)施例(LaFe0 95Pd0 0503+ s 制備)
先稱(chēng)取23.22 g Fe (NO3) 3.9H20放入IL的燒杯中，加入150g水并在保持60°C的水浴鍋中使用機(jī)械攪拌器攪拌(120r/min)，直至硝酸鐵完全溶解。接著加入2.13g硝酸鈀溶液(15wt.%)，繼續(xù)恒溫(60 °C )攪拌(120r/min)約30min。稱(chēng)取25.24g朽1檬酸,用蒸懼水配制300ml檸檬酸溶液，把檸檬酸溶液緩慢滴加到混合液中(20ml/min)，繼續(xù)恒溫(60°C)攪拌(120r/min)約30min。稱(chēng)取26.32g La(NO3)3- 6H20，溶于150g蒸餾水，并將其緩慢加入(20ml/min)混合溶液中，繼續(xù)恒溫(60 °C )攪拌(120r/min)約60min。稱(chēng)取16.82g聚乙二醇，用膠頭滴管緩慢滴加(約2min)到混合溶液中，繼續(xù)恒溫(60°C)攪拌(120r/min)約60min。把水浴鍋的溫度調(diào)至90°C保溫，繼續(xù)恒溫(90°C)攪拌(120r/min)至聚合物樹(shù)脂形成(約4h)。把聚合物樹(shù)脂放入烘箱中烘干(100C )約4h，用瑪瑙研缽把烘干的聚合物樹(shù)脂研磨碎，40目過(guò)篩。以5°C /min的升溫速率升溫，依次在120°C保溫lh，200°C保溫lh，400°C保溫3h，之后隨爐冷卻至室溫。把預(yù)燒好的前驅(qū)體暴露在空氣中，稍加攪拌，然后以5°C /min的升溫速率升溫，依次在400°C保溫lh，550°C保溫6h，之后隨爐冷卻至室溫，合成完畢。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣凈化的智能催化劑制備方法，其特征在于制備方法包括以下步驟: ⑴按照化學(xué)計(jì)量比例將所需硝酸鐵加入到適量蒸餾水中，并在保持40~60°c的水浴鍋中使用機(jī)械攪拌器攪拌，直至硝酸鐵完全溶解； ⑵往上述硝酸鐵溶液中加入計(jì)量硝酸鈀溶液，繼續(xù)恒溫40~60°C，攪拌，配制成第一份前驅(qū)體溶液； ⑶把LaFehPdxO3i s ,式中x=0.05-0.1,中金屬陽(yáng)離子總摩爾量相同的朽1檬酸溶解于適量蒸餾水中，配制成第二份前驅(qū)體溶液；并將其緩慢加入第一份前驅(qū)體溶液，繼續(xù)恒溫40-60 0C，攪拌； ⑷按照化學(xué)計(jì)量比例將所需硝酸鑭溶解入適量蒸餾水中，并將其加入前兩份前驅(qū)體溶液的混合溶液中，繼續(xù)恒溫40~60°C，攪拌；制成混合溶液； (5)把適量的聚乙二醇緩慢滴加到混合溶液中，繼續(xù)恒溫40~60°C，攪拌； (6)把水浴鍋的溫度調(diào)至60~90°C保溫，攪拌至聚合物樹(shù)脂形成； ⑴把聚合物樹(shù)脂放入烘箱中在70~100°C烘干，5~12h ； ⑶用瑪瑙研缽把烘干的聚合物樹(shù)脂研磨碎，40~60目過(guò)篩；⑶預(yù)燒:將磨碎的聚合物樹(shù)脂放入馬弗爐中預(yù)燒，以5°C /min的升溫速率升溫，依次在100~120°C保溫l~2h，200~250°C保溫l~2h，350~400°C保溫3~4h，之后隨爐冷卻至室溫；CO)焙燒:把預(yù)燒好的聚合物樹(shù)脂暴露在空氣中，稍加攪拌，然后放入馬弗爐中焙燒；以5°C /min的升溫速率升溫，依次在350~400°C保溫l~2h，520~560°C保溫6~7h，之后隨爐冷卻至室溫即可。
【專(zhuān)利摘要】一種用于機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣凈化的智能催化劑制備方法,包括以下步驟：將硝酸鐵加入蒸餾水中， 往硝酸鐵溶液中加入硝酸鈀溶液，配制成第一份前驅(qū)體溶液；把LaFe1-xPdxO3±δ中金屬陽(yáng)離子總摩爾量相同的檸檬酸溶解于適量蒸餾水中，配制成第二份前驅(qū)體溶液；并將其緩慢加入第一份前驅(qū)體溶液，將硝酸鑭溶解入適量蒸餾水中，并將其加入前兩份前驅(qū)體溶液的混合溶液中，制成混合溶液；把聚乙二醇緩慢滴加到混合溶液中，攪拌至聚合物樹(shù)脂形成；把聚合物樹(shù)脂烘干,過(guò)篩；預(yù)燒：焙燒。優(yōu)點(diǎn)：制備方法簡(jiǎn)單、安全、成本較低。
【IPC分類(lèi)】B01J23-89, B01D53-94
【公開(kāi)號(hào)】CN104689831
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410758649
【發(fā)明人】李秀, 李萍, 萬(wàn)超, 童碩
【申請(qǐng)人】湖北航特科技有限責(zé)任公司
【公開(kāi)日】2015年6月10日
【申請(qǐng)日】2014年12月12日