[发明专利]一种降低碳烟颗粒燃烧温度的负载型银催化剂及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化剂，尤其是涉及用于汽车尾气净化的一种降低碳烟颗粒燃烧温度的负载型银催化剂及制备方法。

背景技术

碳基超细颗粒，是柴油机尾气排放的主要污染物，其中很大比例（>95%）是粒径小于2.5μm的颗粒（PM2.5），容易悬浮在空气中，从而被人或动物呼吸进入体内，导致肺癌、哮喘等疾病，严重危害人体健康。目前在柴油机设计中，常采取机内净化和尾气处理两种减排策略，但随着排放标准不断紧缩，单纯依靠机内净化不仅无法达标，且机内净化会限制机动车的动力性与经济性，因而发展后处理技术势在必行。

颗粒物捕集器（DPF）是采用尺寸效应对尾气中的颗粒物进行滤除的装置，是目前柴油内燃机中最有效的颗粒物去除手段。为防止碳颗粒在过滤器上过度积累而堵塞过滤器，进而影响柴油机性能，须采用完全氧化的方式将其在线消除。然而，由于碳烟颗粒的热分解温度超过600℃，而柴油机的排气温度为150～400℃，所以需要借助一种氧化活性高的催化剂降低碳烟颗粒的燃烧温度。目前碳烟颗粒燃烧催化剂可大致分为两类：一类是贵金属型催化剂（中国专利CN102240544A，CN102794175A），另一类为过渡金属复合氧化物型催化剂（中国专利CN101683616A，CN10879445A，CN101733111A，CN101623639A，CN1721066A，CN101822979A，CN101811052A，CN102658122A，CN101024182A）。贵金属型催化剂虽然有很好的碳烟催化氧化活性（包括四效催化活性），但是贵金属资源稀缺，价格昂贵，因而该型催化剂在实用化进程中受到制造成本的严重制约。另一种类型的过渡金属复合氧化物型催化剂，利用柴油机尾气中存在的氧化性气体NO_x作为传质助剂来促进碳烟的催化氧化，但在实际应用中，尾气各组分计量的经常性波动，会导致残余NO_x向环境中排放而造成污染。

发明内容

本发明的目的在于提供以二氧化铈及铈基复合氧化物为载体的一种降低碳烟颗粒燃烧温度的负载型银催化剂及制备方法。

所述降低碳烟颗粒燃烧温度的负载型银催化剂包括活性组分和载体，活性组分为银，载体为二氧化铈或铈基复合氧化物，银的负载量为载体质量的1%～20%。

所述铈基复合氧化物的组成通式为Ce_1-xM_xO_y，其中M为稀土金属，如La、Sm、Zr、Y、Nd、Eu、Gd，式中下标x为M的摩尔比例系数，x为0.1～0.9；y为氧的化学计量值，y为1.5～2。

所述降低碳烟颗粒燃烧温度的负载型银催化剂的制备方法如下：

步骤1、按催化剂配比称取计量的硝酸银水溶液；

步骤2、往硝酸银水溶液中加入有机酸，有机酸的摩尔数为硝酸银摩尔数的1～5倍；

步骤3、按催化剂配比将载体加入到所述硝酸银与有机酸的混合溶液中，于90～110℃加热搅拌至蒸干，将所得前驱体在90～110℃下烘干；

步骤4、将前驱体在500～800℃焙烧5～10h，即得到负载型银催化剂。

在步骤2中，所述有机酸可选自正丁酸、异戊酸、丙酸、柠檬酸或脂肪酸（油酸）等。

在步骤3中，所述载体可采用水热沉淀法制备得到，具体制备方法如下：

1）根据载体的组成及其含量，配制硝酸铈或硝酸铈与稀土金属氧化物硝化溶液、硝酸氧锆的混合溶液；

2）往步骤1）所得的溶液中加入质量为铈基硝酸盐混合溶液质量的5%～30%的表面活性剂，搅拌均匀；

3）往步骤2）所得的溶液中加入碳酸铵水溶液，碳酸铵的摩尔数是铈基硝酸盐混合溶液摩尔数的1～6倍；

4）将步骤3）所得的溶液搅拌均匀后，转移至水热釜中于120～180℃水热反应12～24h；

5）将步骤4）所得的产物在烘箱中烘干，于500～800℃焙烧5～10h，即得球状或类球状的载体。

在步骤2）中，所述表面活性剂可选自聚乙烯吡咯啉酮（PVP）、十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）、聚乙烯醇（PVA-124）等中的一种。