[发明专利]制备钙钛矿氧化物基催化剂颗粒的方法

说明书

技术领域

本申请的技术领域通常涉及制备高表面积钙钛矿氧化物催化剂颗粒的方法。

发明背景

烃燃料发动机（hydrocarbon-fueled）能够燃烧空气和燃料的混合物，来驱动机械装置和进行工作。发动机所产生的热废气通常包含不想要的气态排放物和可能的一些悬浮颗粒物质，其在排放到大气中之前需要转化成为更无害的物质。主要打算除去的气态排放物包括一氧化碳，未燃烧的和部分燃烧的烃(HC)，和氮氧化物化合物(NO_X)，该氮氧化物化合物包含NO和NO₂以及标称量的N₂O。可以使用废气后处理系统(其包括专用的催化流过部件)来动态处理具有可变浓度的这些排放物的连续的废气流。已经开发了许多不同的废气后处理系统设计。但是通常这些系统寻求氧化一氧化碳和HC二者(成为二氧化碳和水)和还原NO_X(成为氮气和水)。悬浮颗粒物质在存在时通常用过滤器捕集，并且定期烧掉（burn off）。

一氧化碳、HC和NO_X对于不同类型的催化剂的催化转化效率主要取决于供给到发动机中的空气和燃料混合物的空气对燃料的质量比。空气和燃料的化学计量的混合物(对于常规的石油基汽油来说，空气对燃料质量比是大约14.7)燃烧来提供废气流，其具有氧化剂(O₂和NO_X)和还原剂(CO，HC和H₂)的反应平衡。这种类型的废气流组合物通常最易处理。常规的三路催化剂(TWC)，其包括分散在基底金属氧化物载体材料上的铂族金属混合物，例如可以通过不同的联合催化反应同时还原NO_X和氧化一氧化碳和HC。但是空气和燃料的化学计量混合物并不总是保持或甚至是实际的(即，柴油发动机)。该发动机可以例如燃烧空气和燃料的贫混合物(对于常规的石油基汽油来说，空气对燃料质量比高于14.7)来实现更有效的燃料经济性。在空气和燃料的贫混合物中所包含的过量的空气提高了废气流中未燃烧的氧气的浓度和降低了不同的还原剂的浓度。NO_X到N₂的催化还原速率在这样的氧化性环境中比常规的TWC减慢，并且会需要完全不同的系统设计或者补充的NO_X处理能力来将NO_X浓度降低到可接受的水平。

迄今为止，用于减少富氧废气流中NO_X的两种最流行的方案是选择性催化还原(SCR)系统和贫NO_X阱(LNT)。SCR系统将还原剂例如氨或者烃引入到废气流中，其进而与NO_X在氧气存在下，通过反应特异性SCR催化剂来反应以形成氮气。LNT引导废气流通过贮存作为硝酸盐物质的NO_X的NO_X吸收催化剂，直到用还将所吸收的NO_X通过NO_X还原催化剂转化成氮气的还原剂源净化。对于两种实践情况来说，总的NO_X转化效率可以通过降低由发动机初始产生的NO_X组分（constituency）和包含在废气流中的NO：NO₂摩尔比来提高。由发动机所产生的NO_X气体组分，当燃烧空气和燃料的贫混合物时，通常形成大于90mol%的NO和小于10mol%的NO₂。对于快速NO_X还原来说，优选的NO/NO₂摩尔比是大约1.0(等摩尔)。因此，通常在SCR催化剂或者NO_X吸收催化剂之中或者前面提供促进NO氧化成NO₂的氧化催化剂，来分别提高SCR系统或者LNT中的NO_X还原活性。