[发明专利]用于柴油机和稀燃汽油机氮氧化物储存的吸附剂及其制备

说明书

技术领域

本发明属于环境保护中氮氧化物控制技术领域，特别涉及一种用于柴油机和稀燃汽油机氮氧化物储存的吸附剂及其制备。

背景技术

随着社会经济的迅速发展，我国机动车行业发展迅猛。90年代以来，我国汽车保有量年增长率高达13％～15％。汽车在给人类生活和社会发展带来高效和方便的同时，其排放的尾气中含有的NO_X、CO、HC及颗粒物等有毒污染物恶化了大气环境，威胁了人类的生存环境。

针对柴油车和稀燃汽油车尾气的氮氧化物催化净化技术，目前国内外比较成熟的有选择性催化还原技术(SCR)和存储-还原氮氧化物技术(NSR)。NH₃-SCR技术主要采用较为成熟的V₂O₅-WO₃/TiO₂或V₂O₅-MO₃/TiO₂催化体系，用氨作为还原剂来消除尾气中的NO_X，这类催化剂在潮湿、富燃的条件下仍能具有较高的活性。NSR技术主要工作原理是通过改变发动机运行过程中的空燃比，使其交替运行在富氧和富燃两种工况条件下，在富氧条件下尾气为氧化性气氛，NSR催化剂上面的催化氧化活性组分将尾气中的NO氧化成为NO₂，而后NO₂以硝酸盐、亚硝酸盐的形式储存在催化剂表面；间断地将发动机切换到富燃阶段，尾气转变为还原性气氛，催化剂表面的硝酸盐、亚硝酸盐会迅速分解成NO_X，在催化剂表面被还原性气氛中的HC、CO与H₂还原成N₂。然而，目前的两种主流技术都存在活性窗口过窄、低温(＜150℃)催化效果差的问题，严重阻碍了该技术在机动车尾气处理中的实际应用。为了应对该问题，近几年氮氧化物储存技术得到了快速发展。

氮氧化物储存技术主要是将低温氮氧化物储存材料与SCR或NSR技术相结合，在机动车尾气温度过低(＜150℃)时，储存材料将发动机排出的氮氧化物储存起来；随着尾气温度升高，吸附剂将储存的氮氧化物释放出来，在SCR或NSR催化剂作用下被还原成N₂。常见的储存材料主要包括一些碱及碱土金属氧化物、稀土氧化物、过渡金属氧化物，它们具有与氮氧化物反应生成硝酸盐的特性。由于机动车在运行过程中尾气排放条件和反应气氛具有很大变动性，所以必须要求催化剂在使用中要有较大的氮氧化物储存容量、良好的热稳定性以及很好的耐硫性。目前，在NO_X储存材料的研制上，主要集中在寻求有更大储存容量的吸附材料方面。虽然氮氧化物储存材料得到了很大发展，但是低温度区间内氮氧化物的储存能力相对较差。从热力学角度分析，在50～250℃的温度区间内，Pt很难把NO氧化成NO₂，而这一步又是NO_X储存过程最重要的反应步骤之一；同时常用的储存材料BaO在低温反应温度条件下并不具备十分良好的NO_X吸附储存能力，导致NO_X得不到有效储存。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于柴油机和稀燃汽油机氮氧化物储存的吸附剂及其制备，吸附剂以Mn、Sn、Ce复合金属氧化物催化剂为活性组分，不但成本低，且低温NO_X储存性能优良。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种用于柴油机和稀燃汽油机氮氧化物储存的吸附剂，由以下组份组成：

MnO_X    24～26wt％

SnO₂    35～75wt％

CeO₂    0～41wt％

其中，MnO_X表示Mn的氧化物。

当Mn的氧化物有多种时，x综合取值可以为3.2～3.5。

本发明还提供了所述用于柴油机和稀燃汽油机氮氧化物储存的吸附剂的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：将一定量过硫酸铵配成浓度为0.12mol/L的溶液，依次加入一定量的MnSO₄·H₂O、SnCl₄·5H₂O和Ce(NO₃)₃·6H₂O得到混合液；