[发明专利]稀燃缸内直喷内燃机微粒氧化催化器用催化剂

权利要求书

1.稀燃缸内直喷内燃机微粒氧化催化器用催化剂，包含A位铈元素部分取代、B位铋元素部分取代的LaMnO₃钙钛矿复合氧化物，其特征是：采用A位铈元素部分取代、B位铋元素部分取代的LaMnO₃钙钛矿复合氧化物作为催化剂，其中钙钛矿结构A位的La离子与Ce离子的摩尔百分比为：10～30%／90～70%，摩尔百分比之和为100%；钙钛矿结构B位的Bi离子与Mn离子的摩尔百分比为：10～50%／90～50%，摩尔百分比之和为100%。

2.按照权利要求1所述的稀燃缸内直喷内燃机微粒氧化催化器用催化剂，其特征是：所述A位铈元素部分取代、B位铋元素部分取代的LaMnO₃钙钛矿复合氧化物催化剂与作为涂层基质的γ-Al₂O₃的质量百分比为：10～30%／90～70%，质量百分比之和为100%。

3.按照权利要求1或2所述的稀燃缸内直喷内燃机微粒氧化催化器用催化剂，其特征是：所述A位铈元素部分取代、B位铋元素部分取代的LaMnO₃钙钛矿复合氧化物催化剂和γ-Al₂O₃所组成涂层的总质量与微粒氧化催化器的金属载体的质量百分比为：10～20%／90～80%，质量百分比之和为100%。

4.按照权利要求1至3之一所述的稀燃缸内直喷内燃机微粒氧化催化器用催化剂，其特征是：所述涂层中的γ-Al₂O₃分别来自纯质γ-Al₂O₃和拟薄水铝石煅烧后生成的γ-Al₂O₃，且来自纯质γ-Al₂O₃和来自拟薄水铝石煅烧后生成的γ-Al₂O₃的质量百分比为：50～70%/50～30%，质量百分比之和为100%。

5.一种按照权利要求1至4之一所述稀燃缸内直喷内燃机微粒氧化催化器用催化剂的制备及负载方法，其特征是：具体工艺包括以下步骤：

（1）制备及负载催化剂原料用量的确定

依据权利要求1至4所述各配比，分别设计出催化剂与涂层基质、纯质γ-Al₂O₃粉末与拟薄水铝石煅烧后生成的γ-Al₂O₃、涂层与金属载体各质量比例，确定计划负载涂层的微粒氧化催化器中金属载体的质量，计算出制备催化剂需要的La、Ce、Mn、Bi元素的摩尔数量，以及纯质γ-Al₂O₃粉末和拟薄水铝石煅烧后生成的γ-Al₂O₃的质量，再根据拟薄水铝石包装袋上标注的氧化铝含量，计算出负载催化剂所需拟薄水铝石的质量；

按照每433g硝酸镧[La(NO₃)₃·6H₂O]制备1mol钙钛矿结构中的La离子；每434.12g硝酸铈[Ce(NO₃)₃·6H₂O]制备1mol钙钛矿结构中的Ce离子；每485.1g硝酸铋[Bi(NO₃)₃·5H₂O]制备1mol钙钛矿结构中的Bi离子；每245.09g乙酸锰[Mn(CH₃COO)₂·4H₂O]制备1mol钙钛矿结构中的Mn离子，计算制备催化剂所需消耗的硝酸镧、硝酸铈、硝酸铋、乙酸锰的质量；

按照硝酸镧、硝酸铈、硝酸铋、乙酸锰的总摩尔数量与葡萄糖（C₆H₁₂O₆）的摩尔数量之比为1:1的比例，以及每摩尔葡萄糖重180.16g，计算催化剂制备所需消耗的葡萄糖的质量；再按照每100gA位铈元素部分取代、B位铋元素部分取代LaMnO₃钙钛矿复合氧化物催化剂需要100g硝酸以及10～20g平均分子量为4000的聚乙二醇的比例，计算催化剂负载所需消耗的硝酸和聚乙二醇的质量；

（2）催化剂的制备

称取已确定质量的硝酸镧、硝酸铈、硝酸铋、乙酸锰，并按照每摩尔金属盐溶于5～10升去离子水的比例，将上述4种金属盐一起加入去离子水中，配置成混合溶液；然后向该混合溶液中加入已确定质量的葡萄糖，持续搅拌直至葡萄糖完全溶解于金属盐混合溶液；将溶有葡萄糖的混合溶液在旋转蒸发仪上进行60～80℃蒸发，直到形成蜂蜜状湿凝胶；再将湿凝胶在80～110℃、空气气氛下干燥6～12h，得到蓬松、易碎、淡黄色干凝胶；将制得的干凝胶在马弗炉中以3℃/min的升温速率到400℃并保持2h，然后再以10℃/min的升温速率到800℃煅烧3h，即可制得A位铈元素部分取代、B位铋元素部分取代LaMnO₃钙钛矿复合氧化物型催化剂粉末；

（3）涂层浆料的制备

将已制得的催化剂粉末和已确定质量的纯质γ-Al₂O₃粉末研磨1h；将研磨后的混合粉末、已确定质量的拟薄水铝石及已确定质量的聚乙二醇加入稀释10～20倍的已确定质量的硝酸中，连续搅拌使粉末均匀地分散在液体中；将所得浆料密封、静置，一周后得到稳定的浆料；

（4）涂层浆料的负载

将已确定质量的微粒氧化催化器的金属载体浸没于稳定浆料中，在60～80℃下浸渍2～4小时；然后将金属载体从浆料中取出，吹掉孔道内残留液体，在80～110℃下干燥4～8h，再在550℃下煅烧2h，多次重复浸渍、干燥和煅烧过程，直到涂层浆料完全负载到微粒氧化催化器的金属载体上，再将负载涂层后的金属载体在600℃下煅烧4h，即得到负载A位铈元素部分取代、B位铋元素部分取代LaMnO₃钙钛矿复合氧化物型催化剂的金属载体微粒氧化催化器。

6.按照权利要求1至5之一所述的稀燃缸内直喷内燃机微粒氧化催化器用催化剂，其特征是：通过负载于金属载体微粒氧化催化器净化稀燃缸内直喷内燃机排气中的微粒。