[发明专利]一种负载型Pd催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种负载型Pd催化剂及其制备方法和应用，其是将Pd纳米粒子负载在具有光吸收的LaFeO₃半导体载体上，制得所述负载型Pd催化剂，从而通过在装有负载型Pd催化剂的催化转化器中引入柔性LED灯带，以利用光热耦合作用实现CO/NO的高效催化去除。与常规的热催化反应相比，通过光热耦合方法可大大降低催化剂的使用温度，且柔性LED灯带较常规灯管更抗振动，有利于在汽车尾气净化去除NO和CO中得到广泛应用。

技术领域

本发明属于环境保护及空气净化领域，具体涉及一种负载型Pd催化剂及其制备方法与应用，该负载型Pd催化剂可通过光热耦合作用提高对CO和NO的催化去除效果。

背景技术

随着城市汽车的迅速增加，汽车尾气排放已经成为城市主要的空气污染源之一。汽车尾气的排放不仅给我们的生活、环境造成了极大的危害，同时对人体的健康也是一种不可忽视的伤害。大气自我净化能力已不足以降解汽车尾气，所以，解决汽车尾气污染，还人类一个洁净的环境已迫在眉睫。

科学分析表明，汽车尾气中含有上百种不同的化合物，其中的污染物有固体悬浮微粒、一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、铅及硫氧化合物等。对于汽车尾气排放量的控制，在各国的政策上经历了一系列的变革，从最初的仅限制CO的排放，到限制CO和HCs的排放，到最后一体化的限制CO、HCs和氮氧化物NO的排放；同时，在科学研究上，人们一直尝试从化学燃料、发动机燃烧效率、催化剂等各方面来控制汽车尾气中对大气污染较严重的气体，尤其是一氧化碳CO，碳氢化合物HCs和氮氧化物NOx。

治理汽车排气污染的技术手段主要可分为三类:一是机内净化技术，如燃油品质改善，曲轴箱强制通风系统，燃油蒸发回收系统，燃烧系统、供油系统和点火系统的改造，废气再循环，排气管内喷射二次空气，高能点火与稀薄燃烧等；二是机外净化，主要是在发动机机体外的某些方面进行处理，以达到降低汽车尾气排放的目的，就目前机外净化技术的发展情况而言，主要研究的方向是对汽车尾气的催化净化；三是使用清洁的替代燃料，如天然气、液化石油气或电能等。

在机内净化技术研发遇到瓶颈以及绿色能源暂时不能有效取代化石燃料的现状下，汽车尾气净化催化技术正得到日益广泛的应用。汽车尾气的催化净化装置是一种可以对汽车尾气进行整体上综合处理的装置，其一般安装在汽车排气系统中，采用催化原理来净化汽车尾气中的一氧化碳、氮氧化合物、碳氢化合物等有害物质。三效催化剂是汽车尾气三元催化转化器里使用的催化剂，它具有高活性、高选择性、高热稳定性、良好物理性能，能同时去除汽车尾气中的CO、HC和NOx等污染物，是较为理想的汽车尾气催化剂。三效催化剂的主要化学反应为：。其中，NO的还原反应难以进行是三效催化剂研究中的一个难点。

目前，有关三效催化剂催化去除CO/NO的研究已日趋成熟。三效催化剂主要包括载体和活性组分，载体一般为蜂窝状荃青石，而活性组分研究较多的是贵金属Pt、Pd、Rh，特别是有关Pd的催化剂出现了较多的专利，但同时也必须注意到其催化去除CO/NO的过程中存在的一些局限性：三效催化剂易中毒失效（三效催化剂的失活主要类型有：机械失活、热失活和化学失活）；寿命短、工作温区窄；贵金属资源匮乏、成本高；贫燃条件下氮氧化物选择性。

因此，如何提高低温去除CO/NO的反应活性、提高CO和NO的转化率和对N₂的选择性对于汽车尾气净化有着重要的意义。

发明内容

本发明为克服单纯热催化去除CO/NO的不足，提高催化剂的低温活性及对N₂的选择性，提供了一种负载型Pd催化剂及其制备方法与应用，其通过将Pd负载在半导体载体上，以利用光热耦合作用提高Pd催化剂催化去除CO/NO的性能，解决了常规Pd催化剂及单纯的载体需在较高温度下才能催化CO/NO反应及N₂选择性低的问题，且该催化剂制备方法简单易行，有利于推广应用。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：