[发明专利]一种富氧条件下氧氮化物催化还原剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种富氧条件下氧氮化物催化还原剂及其制备方法，属于环境 催化材料领域。

背景技术

当今能源(油品)紧缺日益严重，贫燃(稀薄燃烧汽油)发动机(例如柴 油机)的使用能提高燃油的使用效率，并减少温室气体CO₂的排放，越来越受 到广泛的关注。但贫燃发动机尾气富含氧，而在氧气过量的情况下，传统的“三 效”催化剂不能很好地还原NO_x，难以满足愈来愈严格的尾气排放法规的要求。 另一方面，社会经济的发展，汽车保有量急增，使城市隧道中过于集中汽车尾 气污染，并造成周边环境空气质量的严重劣化。所以针对这些情况急需开发一 种能在富氧条件下高效选择性还原NO_x的催化剂材料。

国外科学家曾报道，采用Cu-ZS M-5分子筛可以在富氧条件下选择性还原 NO_x，研究表明，纳米贵金属催化剂可在较低温度下活化碳氢化合物，并可作 为还原剂将NO_x还原成N₂，但国内在这方面的研究还刚刚起步，相关文献还鲜 有报道。

发明内容

本发明的第一目的在于提出一种富氧条件下氧氮化物催化还原剂。

本发明的第二目的在于提出一种富氧条件下氧氮化物催化还原剂的制备方 法

本发明的第一目的是通过下述方案实施的。

本发明的氧氮化物催化还原剂包括含量为60～80wt％储氧材料，含量为 0.1～10wt％贵金属活性组分，含量为1～10wt％吸附剂以及余量的助剂

所述的储氧材料由氧化铈、氧化锆与氧化铝或氧化钛或氧化硅组成的三元 介孔复合物；其中氧化铈含量为20～60wt％，氧化锆含量为20～60wt％，余 量的氧化铝或氧化钛或氧化硅；储氧材料具有纳米晶组成的介孔结构，介孔孔 径尺寸大小为1～100nm；

所述的储氧材料中优选加入掺杂0.1～10wt％的La、Y、Nd、Mn元素中 的一种或几种；

所述的储氧材料的介孔结构优选蠕虫状结构；

所述的吸附剂为碱土金属Ca、Ba、Sr的氧化物中的至少一种，它起到有效 吸附NO_x，供催化还原作用。

所述的贵金属活性组分包括钯(Pd)和/或铑(Rh)，同时含有钯和铑时， 两者的摩尔比为(0.1～99.9)：(99.9～0.1)。贵金属活性组分选择性还原NO_x为N₂，并将烃类组分C_xH_y氧化成CO₂。

所述的助剂包括稀土元素Ce、La、Nd、Pr的氧化物或盐类或Y，Mn，Al， Ti的氧化物或盐类中的至少一种，助剂增强催化剂的催化活性、储氧能力及稳 定性。

本发明的第二目的通过如图1所示的工艺过程制备的，包括下述步骤：

(1)按上述配比将含锆、铈离子的可溶性化合物，表面活性剂溶于水中；

所述的含锆、铈离子的可溶性化合物优选锆、铈离子的硫酸盐或硝酸盐；

优选加入0.1～10wt％的La、Y、Nd、Mn中的一种或几种元素的可溶性 化合物同时溶于水中。

所述的La、Y、Nd、Mn中的一种或几种元素的可溶性化合物优选La、Y、 Nd、Mn的硫酸盐或硝酸盐。

上述加入水中溶质的浓度均为1～5mol/L。

所述的表面活性剂包括聚乙二醇PEG，聚氧乙烯聚氧丙稀共聚物P123， F127；聚氧乙烯长链烷基醚(Brij系列)或十六烷基三甲基溴化胺或十六烷基 三甲基氯化铵；

(2)步骤(1)所得产物经水热处理100～150℃，处理6～28h；

(3)步骤(2)所得产物经洗涤、过滤、干燥后分散于水溶液中，按配比 加入铝源或钛源或硅源，所述的铝源或钛源或硅源为氧化铝溶胶或γ-Al₂O₃粉， 氧化钛溶胶或TiO₂粉，氧化硅溶胶或SiO₂粉，加入后持续搅拌2～5h小时后 烘干。

所述的氧化铝溶胶可以市售或由异丙醇铝，拟薄水铝石，硝酸铝，铝粉， 三氯化铝，氢氧化铝中的任一种配制。

(4)步骤(3)所得产物经干燥后煅烧。

优选的煅烧温度为400～700℃，煅烧时间4～10小时。