[发明专利]一种用于催化碳颗粒燃烧的催化剂的制备方法及催化剂

说明书

本发明公开了一种用于催化碳颗粒燃烧的催化剂的制备方法及催化剂，该方法的原料包括硝酸钾、硝酸钴、硝酸铈和硝酸锆，利用柠檬酸溶液将所述原料形成柠檬酸配合物，通过溶胶‑凝胶法制备得到用于催化碳颗粒燃烧的催化剂。具体包括以下步骤：步骤一，硝酸钾、硝酸钴、硝酸铈、硝酸锆、柠檬酸、蒸馏水混合的混合溶液；步骤二，将混合溶液恒温搅拌至凝胶状；步骤三，将步骤二得到的产物干燥后研磨成粉末，该粉末为前驱体粉末；步骤四，将前驱体粉末按照升温速率2℃/min，升至600℃后保温6小时，得催化剂。本发明的催化剂可以大幅降低碳颗粒的起燃温度、最大燃烧温度，同时明显降低起燃温度与最大燃烧温度之间的温度差。

技术领域

本发明涉及一种无机催化剂的制备方法，具体涉及一种用于催化碳颗粒燃烧的催化剂的制备方法及催化剂。

背景技术

由于使用化石燃料，内燃机排放了大量的污染物，带来了一系列大气污染问题，而机动车尾气排放的环境污染问题将日益严峻，如何减少汽车尾气污染物排放成了我国急需解决的问题。根据机动车国V排放标准要求，颗粒物(PM)排放值限制为0.0045g/km。柴油机主要排放污染物中的颗粒物是汽油机排放的30～70倍，在汽车排放污染物中，柴油机占99％的PM排放量，一般情况下，柴油机排放的颗粒物粒径大多小于0.3μm，PM2.5可以穿过肺泡，进入人体血液循环系统，增加人体患心血管疾病，癌症等疾病的风险。如何控制柴油机PM排放成了柴油机技术发展的重点和难点，随着排放法规的提高，进一步改进柴油机机内技术从而降低排放的潜力已经十分有限，只有结合柴油机尾气后处理，才能使柴油机尾气排放满足排放标准的要求。

减少尾气碳烟颗粒排放可以通过碳颗粒燃烧使碳颗粒尽可能完全氧化，在反应过程中催化剂的作用很重要，现有碳烟催化燃烧的催化剂大体上可以分为：贵金属催化剂、碱金属或碱土金属催化剂、复合型催化剂以及金属氧化物催化剂等。贵金属催化剂目前研究较多的贵金属有Pt、Rh、Pd等，由于贵金属价格昂贵而限制了它的应用，寻找高性能催化剂、降低碳颗粒的燃烧温度是消除柴油机排气中碳颗粒的研究重点和突破点。

发明内容

针对现有技术中的缺陷和不足，本发明提供了一种用于催化碳颗粒燃烧的催化剂的制备方法及催化剂，克服现有柴油机尾气中碳烟颗粒污染物难以有效去除的缺陷。

为达到上述目的，本发明采取如下的技术方案：

一种用于催化碳颗粒燃烧的催化剂的制备方法，该方法的原料包括硝酸钾、硝酸钴、硝酸铈和硝酸锆，利用柠檬酸溶液将所述原料形成柠檬酸配合物，通过溶胶-凝胶法制备得到用于催化碳颗粒燃烧的催化剂。

本发明还包括如下技术特征：

可选地，该方法包括以下步骤：

步骤一，将硝酸钾、硝酸钴、硝酸铈、硝酸锆、柠檬酸和蒸馏水混合得到混合溶液；

步骤二，将步骤一得到的混合溶液置于恒温搅拌器搅拌至凝胶状；

步骤三，将步骤二得到的产物干燥后，再研磨成粉末，该粉末为前驱体粉末；

步骤四，将前驱体粉末按照升温速率2℃/min，升至600℃后保温6小时，得催化剂。

可选地，所述硝酸钾、硝酸钴、硝酸铈和硝酸锆的摩尔比为：0.2:0.2:0.2:0.2、0.2:0.4:0.4:0.4、0.4:0.8:0.2:0.1、0.1:0.1:0.8:0.2或0.1:0.2:0.4:0.1；

所述柠檬酸添加的物质的量为硝酸钾的物质的量、2倍硝酸钴的物质的量、3倍硝酸铈的物质的量和4倍硝酸锆的物质的量的总和。

可选地，所述硝酸钾、硝酸钴、硝酸铈和硝酸锆的摩尔比为：0.8:0.2:0.4:0.1。

可选地，所述步骤二中的搅拌温度为60～90℃。

可选地，所述步骤二中的搅拌温度为85℃。