[发明专利]抗硫性好的氮氧化物储存BaFeO3钙钛矿催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种抗硫性好的氮氧化物储存BaFeO₃钙钛矿催化剂的制备方法，属于去除汽车燃油燃烧排气中的NOx的催化剂技术。

背景技术

为了提高燃油的经济性，减少CO₂排放，稀薄燃烧技术得到了广泛发展。丰田公司首先提出的NO_x储存还原(NSR)技术已经在低硫含量燃料的稀燃发动机车中得到实际应用。李新刚等人在2004年报道的Ba-Fe-O催化剂，采用柠檬酸为络合剂的溶胶凝胶法制备，其中Ba∶Fe∶柠檬酸的比例为1∶2∶1。该催化剂具有良好的储存还原性能，400℃其储存量为340.1μmol/g；但其抗硫性较差，硫化后储存量仅为50.9μmol/g，储存量下降了85.0％。在保持NOx催化消除活性的基础上提高催化剂的抗硫中毒能力是今后主要的研究方向。

发明内容

本发明目的是提供一种抗硫性好的氮氧化物储存BaFeO₃钙钛矿催化剂的制备方法，该方法过程简单，以此方法制得的BaFeO₃钙钛矿催化剂，用于储存氮氧化物具有良好的抗硫性能，再生还原性好，使用寿命长。

本发明是通过下述技术方案加以实现的，一种抗硫性好储存氮氧化物BaFeO₃钙钛矿催化剂的制备方法，其特征在于包括以下过程：

1.Ba(NO₃)₂和Fe(NO₃)₃分别溶于去离子水中，配制成浓度为0.1～0.2mol/L的Ba(NO₃)₂和Fe(NO₃)₃的溶液，按溶液中Ba∶Fe摩尔比为1∶1～2将Ba(NO₃)₂和Fe(NO₃)₃两溶液混合并超声0.5～1小时后，在维持温度70～90℃和搅拌的条件下，按混合溶液中钡与柠檬酸的摩尔比为1∶2～3，向混合溶液中滴加入浓度为0.4～0.6mol/L的柠檬酸溶液，并在过程用氨水溶液调节溶液的pH为8.0～10.0，持续搅拌反应4～6小时后，制得粘稠状物。

2、将步骤1制得的粘稠状物于温度110～130℃下烘干10～14小时干燥后，再于温度400～450℃焙烧两个小时，然后于管式炉中以4～6℃/min的升温速率升至温度750～950℃下焙烧6h，得到焙烧的样品。

3、将步骤2制得的焙烧的样品研磨后过筛得到颗粒为40～60目的储存氮氧化物BaFeO₃钙钛矿催化剂。

本发明的优点在于，制备过程简单，制备原料无须采用贵金属，大大降低了制备成本。所制得的BaFeO₃钙钛矿催化剂，具有储存氮氧化物量高，抗硫特性能好，易于再生还原和使用寿命长的特点。

具体实施方式

实施例1

分别配制Ba(NO₃)₂和Fe(NO₃)₃ 0.1mol/L溶液，按照Ba∶Fe摩尔比为1∶1比例各取100ml均匀混合，超声半个小时后逐滴加入0.5mol/L的柠檬酸溶液40ml(摩尔比为Ba∶Fe∶CA＝1∶1∶2)，温度维持在80℃，整个过程用氨水溶液控制溶液的pH为9.0，防止溶液中产生沉淀，用电子搅拌器持续搅拌，蒸发，并形成粘稠状物质；将其置于烘箱内120℃下干燥13个小时后，先在400℃焙烧两个小时将有机物燃烧完全，然后在管式炉中以4℃/min的升温速率至750℃下焙烧6h。

制得的样品比表面积是6.5m²/g。对样品进行NOx储存性能测试，测试在内径为8mm的石英管式固定床反应器中进行。取500mg样品在800ppm NO，5％O₂，N₂为平衡气，空速2.52×10⁴h^-1条件下，在400℃下恒温吸附NOx。气体流速通过质量流量计控制，NO流速为0.17mL/min，O₂流速为11mL/min，N₂流速为197mL/min。连续监测尾气中NOx的浓度随反应时间的变化。吸附NO_x浓度采用Model 42i-HL氮氧化物分析仪(Thermo Scientific，化学发光检测器)检测。检测结果是：NOx储存量为333.5μmol/g，钡的利用率4.0％。