[发明专利]一种用于低温催化氧化CO和C3

说明书

本发明公开了一种用于低温催化氧化CO和C₃H₈的催化剂的制备及其应用；本发明提供了均相水热制备Zr_xTi_1‑xO₂/GE复合氧化物的方法，再以该复合氧化物为载体，采用浸渍法负载Ru得到一种新型Ru/Zr_xTi_1‑xO₂/GE催化剂，其应用于DOC催化领域，价格相对于铂、钯、铑等贵金属催化剂价格低廉，且催化氧化效率得到有效保证和提高，同时具有较好耐毒性。

技术领域

本发明涉及一种催化剂的制备方法及其应用，特别是一种用于低温催化氧化CO和C₃H₈的催化剂的制备与应用。

背景技术

随着全国机动车的保有量逐年快速增长，机动车在给人们的生活带来了便利的同时，机动车排放的尾气也带来了严重的大气污染问题。传统汽车以汽油、柴油等矿物质油为燃料，尾气成分也较为复杂，主要包括一氧化碳(CO)、碳氢合物(HC)、氮氧化物(NO_x)和颗粒物(PM)等。一氧化碳是由于汽车冷启动或者空档运转时燃料中烃类的不完全燃烧引起的，它是一种无色无味窒息性的有毒气体。氮氧化物是发动机高温高压下加大负荷时少量氮气的氧化产生的，NO_x进入大气后会带来光化学烟雾和酸雨等环境问题。碳氨化合物也主要是由于燃烧不完全产生，它是一种致癌物质，会对人体造成损伤。由于汽车尾气含有多种有毒有害物质，破坏生态环境威胁人类健康，因此有效控制汽车尾气污染是一个迫在眉睫、亟待解决的世界性问题。

柴油车的燃油效率高，稳定性高而备受关注，但是柴油车带来的污染也不容小视。2016年11月环保部颁布《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)》标准，对柴油车尾气排放做了明确限值，满足国Ⅵ排放要求的柴油车尾气处理系统包括氧化型催化器(DOC)、颗粒物捕集器(DPF)和选择催化还原技术(SCR)。其中 DOC可以将尾气中的CO、HC、NO等有害气体氧化为CO₂、H₂O和 NO₂，同时高效转化尾气中大部分可溶有机物(SOF)，有利于后续尾气处理工艺流程。

DOC催化剂多为负载型催化剂，将贵金属活性组分铂(Pt)、钯 (Pd)、钌(Ru)等负载于SiO₂、TiO₂、CeO₂等载体上，且取得一定的催化效果。通过研究发现，要最大限度发挥活性组分的活性，载体的选择很关键。TiO₂普遍用作催化剂、吸附材料及传感器等，但纯的 TiO₂作载体有明显的缺点：比表面积小和热稳定性差。因此寻找既可保留TiO₂的特性又能克服其存在的缺点的载体是研究者关注的焦点。通过研究发现在TiO₂中掺杂其他金属离子对载体以及表面高分散的贵金属具有良好的热稳定性作用。ZrO₂是常用的催化剂载体之一，具有热稳定性高、化学稳定性好、机械强度高、离子迁移能力强以及耐酸碱腐蚀等优点。张等将Zr⁴⁺掺杂到锐钛矿型TiO₂晶格中形成固溶体，其表面积、孔容和表面酸碱性均优于单一组分，且在载体表面形成缺陷，作为活性组分的嫁接位点。并且柴油车冷启动尾气温度低，现有催化剂催化氧化CO和C₃H₈温度较高。

因此，为了解决以上技术问题，本发明采用均相水热沉淀法制备 Zr_xTi_1-xO₂/GE载体，采用超声浸渍法负载贵金属Ru，制备成不同Zr/Ti 比和不同GE掺杂量的的Ru/Zr_xTi_1-xO₂/GE催化剂用于低温催化氧化 CO、HC的研究。

发明内容