[发明专利]氮氧化物储存还原催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于催化技术领域，涉及一种氮氧化物储存还原催化剂及其制备方法，特别是涉及一种用于贫燃发动机尾气净化的低铂含量氮氧化物储存还原催化剂及其制备方法。

背景技术

氮氧化物主要是由燃煤、柴油和汽油等物质的燃烧产生，排放到大气中会对环境带来严重影响，例如臭氧层破坏、酸雨等。随着环境保护要求的日益迫切，如何更为有效地减少氮氧化物的排放成为当今世界面临的一个重要问题。

贫燃发动机能显著减少汽车油耗和CO₂排放，是未来汽车发动机的主流技术。目前贫燃发动机难以应用的主要障碍在于贫燃富氧尾气中氮氧化物的高效催化消除。氮氧化物储存还原(NO_x Storage-Reduction，NSR)是贫燃汽车尾气氮氧化物消除的一种最有前景的技术途径。该方法首先将贫燃富氧尾气中的氮氧化物以硝酸根形式储存于催化剂中，然后再周期性地将发动机切换至富燃条件运行，使储存的氮氧化物被富燃尾气中的还原性组分CO和烃类物质(HC)所还原。以Pt和BaO为主要活性组分，以Al₂O₃为主要载体成分的Pt-BaO/Al₂O₃催化剂是典型的NSR催化剂。成本高昂是制约现有NSR催化剂应用的主要因素之一，这主要是由于目前NSR催化剂的氮氧化物储存容量通常在2.0×10^-4mol/g-cat.左右，为保证催化剂在汽车寿命期内都具有足够的氮氧化物储存还原能力，氮氧化物储存还原技术须使用大量的催化剂。在这种情况下，尽管NSR催化剂中贵金属(如Pt)的负载量通常为1～3wt％，但是贵金属的使用量却是目前化学计量比发动机尾气净化技术的两倍多。

因此，在不降低性能的同时开发低贵金属含量的NSR催化剂是NO_x储存还原技术的关键所在。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种氮氧化物储存还原催化剂。该催化剂中贵金属铂的含量低且氮氧化物储存容量高。

本发明的另一个目的是提供一种高效低铂的氮氧化物储存还原催化剂的制备方法。

根据本发明的一方面，提供了一种氮氧化物储存还原催化剂，所述催化剂包括金属氧化物载体，以及负载于金属氧化物载体上的活性组分Pt、BaO和钴氧化物，其中，以催化剂的总质量为基准，Pt含量为0.1～2.0wt％，Co含量为1～20wt％，Ba含量为5～25wt％。

根据本发明的一个实施方式，所述催化剂在300℃的氮氧化物储存容量为7.1×10^-4mol/g-cat.。

所述金属氧化物包括但不限于ZrO₂、 TiO₂、Al₂O₃、SiO₂。根据本发明的一个实施方式，所述金属氧化物为Al₂O₃。

本发明的另一方面，还提供了上述氮氧化物储存还原催化剂的制备方法，所述的催化剂是通过如下步骤制备的：

A：将所述金属氧化物载体加入到BaO的前驱体溶液，并在干燥和焙烧后获得负载BaO的金属氧化物；

B：将所述负载BaO的金属氧化物加入到铂的前驱体和钴氧化物(CoO_x)的前驱体的混合溶液，并干燥和焙烧以获得所述催化剂。

根据本发明的实施方式，所述步骤A中的干燥温度为50～150℃，焙烧温度为450～800℃。所述步骤B中的干燥温度为50～150℃，焙烧温度为450～800℃。

根据本发明的一个实施方式，所述步骤A、B中的前驱体为可溶性的无机盐或有机盐。所述步骤A、B中的前驱体为可溶性的无机盐或有机盐。所述铂的前驱体可以为Pt(NH₃)₄(NO₃)₂、H₂PtCl₆或H₂PtCl₄。所述BaO的前驱体为Ba(NO₃)₂或Ba(CH₃COO)₂。