[发明专利]用于汽车尾气处理的NOx净化催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米催化应用领域，具体涉及一种贵金属负载量低、热稳定性高的钙钛矿催化剂应用于汽车尾气中的NO_x的净化。

背景技术

随着近年来汽车数量的急剧增加，在我国的大中城市，城区大气污染正从煤烟型污染向汽车尾气型污染转变，汽车排放的NO_x己成为大气中NO_x污染的主要来源。据统计，全世界每年排入到大气中的NO_x总量达5000万吨以上，而且还在持续增长。NO_x已经严重危害环境和公众的身体健康。目前NO_x净化普遍采用三元催化剂，由于受空燃比影响很大，所以传统的三元催化剂对NO_x的净化效果并不佳。因此贫燃条件下（空燃比>1) 的NO_x净化是当今世界环保领域具有挑战性的课题之一。

日本丰田汽车公司于1996年首次提出了稀燃氮氧化物阱(lean-burn NO_x traps, 简称NSR)的技术，即NO_x 储存/还原技术，该技术由于净化效率高、温度窗口宽、操作费用低等诸多优点而日益受到重视。其中研究最多的是 Pt/BaO/Al₂O₃ 类型NSR催化剂, 已在无硫燃料的稀燃汽油机上实现了商业化。因贵金属Pt具有很高的催化活性，在商业NSR催化剂中含量约为1%-2%, 但其缺点也显而易见: 贵金属价格昂贵、 高温条件下易烧结、 流失, 因此, 如何用一种价格低廉、 高热稳定的高活性NSR催化剂，降低价格昂贵的Pt含量，成为研究的热点。在该发明中将少量的贵金属Pt嵌入钙钛矿结构中，制备了一种机械稳定性强, 在高温下热稳定性好且氧化还原能力可调节的NO_x净化催化剂。    

发明内容

本发明提供了一种催化活性高，稳定性强的NO_x净化催化剂。

该催化剂包括稀土元素，过渡元素中的一种或多种及贵金属。催化剂以柠檬酸为结构导向剂。

所述的催化剂中的稀土元素为La。其摩尔比为0-0.05 mol，优选0.01 mol。

所述的催化剂中的过渡元素为 Fe, Co或Mn中的一种或两种以上组分。

所述的催化剂中贵金属为Pt或Pd中的一种或两种。其含量仅为0-0.08%，而目前工业上的NO_x净化催化剂所用Pt、Pd含量一般为1%, 催化剂在保持高NO_x转化率上，大大降低贵金属含量。本发明的催化剂优选贵金属Pt的含量0.05-0.08 %。

所述的催化剂中贵金属Pt或Pd通过X-射线近边结构吸收证明在钙钛矿结构中的B位上。

所述的催化剂中柠檬酸浓度为0-0.05 mol/L.优选：0.03 mol/L。

所述的催化剂的制备方法, 须经过2步焙烧，300 °C焙烧2-4 h, 除去结构导向剂，再经750-900 °C焙烧5-10 h，即形成钙钛矿结构。优选300 °C焙烧2 h， 850 °C焙烧6 h。在300 °C焙烧2-4 h。

所述催化剂在制备完成后在350 °C经过200 h老化，催化剂保持高的NO_x转化率。

所述催化剂具体的制备方式如下：将一定量的La、Co、Mn、Fe、Pt、Pd的溶液和0.01-0.05 M的柠檬酸和一定量的EDTA溶液，pH=4-5，在60-100 °C条件下搅拌至溶液为紫色。在350 °C焙烧2-4 h， 750-900 °C焙烧5-10 h。

附图说明

图1为 LaCo_0.92Pt_0.08O₃与传统Pt/Ba/Al₂O₃催化剂在350 ℃的NO_x转化率随时间变化曲线。

图2 为钙钛矿LaCo_0.92Pt_0.08O₃催化剂在350 °C老化200 h前后的XRD谱图。

图3为LaCo_0.92Pt_0.08O₃催化剂在350 °C老化200 h后的电镜图。

图4为Pt/Ba/Al₂O₃催化剂在350 °C老化200 h后的电镜图。

具体实施方式