[发明专利]一种具有多级孔结构的碳烟转化催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及碳烟转化催化剂的制备技术，具体是一种具有多级孔结构的碳烟转化催化剂的制备方法。

背景技术

在当今国民经济快速发展的背景下，随着我国汽车行业经济蓬勃发展，汽车尾气污染物排放量也急剧上升，城市空气质量严重下降，雾霾频频阻碍人们的学习和工作，并且严重危及到人类的健康。所以，汽车尾气污染物治理问题成为人们关注的热点。

机动车的柴油化将使我国能源得以有效利用，经济得以持续发展。虽然柴油车比汽油车有更加可观的前景，然而，其排放的大量有毒物质严重污染了空气，使得空气质量急剧下滑、能见度越来越低。

2015年我国机动车尾气污染物大约4532.2万吨，其中NOx大约为584.9万吨、PM为56.0万吨、CO为3461.1万吨以及HC为430.2万吨。虽然柴油车排放的HC低于HC排放总量的30％、CO低于20％，但柴油车排放的NOx大约为机动车排放总量的70％、PM超过总量的90％。

此外，2016年中国机动车环境管理年报显示本地移动源排放的细颗粒物(PM2.5)占本地排放源总量的15％～52.1％。由于城市颗粒污染物排放的主要贡献者是柴油车，故控制城市空气中颗粒物浓度的前提是有效控制柴油车尾气碳烟颗粒物的排放。

因此，本专利主要是对柴油车尾气中碳烟颗粒在低温下的有效催化消除进行研究。

目前用于汽车尾气后处理的方法有很多，其中最有效的方法是柴油车颗粒过滤器(DPF)技术，这种方法将颗粒物在排入大气前拦截下来，然后通过合适的方法将其去除，清理掉DPF上的碳烟就实现了DPF的再生。

由于碳烟的燃烧温度在550℃～627℃之间，比柴油车尾气温度(177℃～407℃)高，因此过滤器表面涂覆的一层催化剂必须在低于柴油车尾气温度下具有高催化活性，才能实现过滤器的再生。碳烟燃烧催化剂既要保证催化剂的活性，还需要保证其稳定性好、寿命长。

目前研究较多的碳烟燃烧催化剂有贵金属、碱(碱土)金属以及过渡金属氧化物-CeO₂复合氧化物催化剂。但是，除了催化剂的氧化还原性能对碳烟的催化燃烧很关键外，催化剂与碳烟颗粒之间的有效接触对碳烟的燃烧也很重要。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的问题，提供了一种具有多级孔结构的碳烟转化催化剂的制备方法。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种具有多级孔结构的碳烟转化催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)堇青石的预处理；

1.1)将堇青石进行切割、清洗；

1.2)将清洗干净的堇青石置于硝酸溶液中浸泡、滤干；

所述硝酸溶液的浓度为0.1mol/L；

所述浸泡时间为3～5小时；

1.3)将滤干后的堇青石清洗后晾干、烘干；将烘干后的堇青石置于马弗炉中进行焙烧；

所述烘干温度范围为60℃～80℃，烘干时间为6～8小时；；

所述焙烧温度为300℃，焙烧时间为3～5小时；；

1.4)将步骤1.3)中得到的产物进行称量、编号后进行保存，得到预处理后的堇青石；

2)聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)模板剂的制备；

2.1)在氮气气氛下，将装有超纯水的容器A置于热水浴条件中，进行搅拌；

所述热水浴的温度范围为60℃～100℃；

所述超纯水的体积份数为100～300份；

所述搅拌速率为250～380r/min；

2.2)在步骤2.1)的搅拌状态下，将甲基丙烯酸甲酯加入到步骤2.1)的容器A中，继续搅拌10～20min；

所述甲基丙烯酸甲酯的体积份数为30～60份；

2.3)在热水浴条件下，将过硫酸钾和超纯水置于容器B中，搅拌至溶解；将容器B中得到的混合物加入到容器A中，在搅拌和水浴条件下反应2～3小时；

2.4)将步骤2.3)中得到的乳状液冷却到室温后，滤液超声30min得到聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球母液；

3)溶胶涂敷剂

所述溶胶涂覆剂为氧化钛、氧化硅、氧化锆或氧化铝金属氧化物水溶胶体系；

溶胶固含量为9.83～10.35％,PH为4-5,平均粒径为8.13nm；

4)活性组分液的制备；

4.1)将乙二醇和甲醇混合，得到混合溶液；

所述甲醇占混合溶液的体积分数为40％～60％；