[发明专利]一种钴负载镧锰钙钛矿型一氧化氮氧化催化剂及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钴负载镧锰钙钛矿型催化剂的制备及在一氧化氮催化氧化中的应用，在环境净化领域具有应用前景。

背景技术

一氧化氮（NO）催化氧化为二氧化氮（NO₂），NO₂作为一种重要的中间产物在催化反应中起到非常关键的作用。首先，NO氧化为NO₂是氮氧化物存储还原（NSR）技术的第一步关键反应，NO氧化将为氮氧化物的存储和后续还原提供强有力的支撑。其次，在200-300℃的温度范围内，选择性催化还原（SCR）技术的反应速率随着气氛中NO₂浓度的增加而增大，调节好气氛中NO₂的含量对SCR反应尤为重要。最后，NO₂作为一种强氧化剂，它的存在可以有效降低碳烟氧化燃烧的起始温度，能够明显提高碳烟燃烧转化的效率。由此可见，NO氧化在整个氮氧化物脱除过程中起关键作用并对后续反应起促进作用，因此，研究NO氧化反应对整个尾气后处理系统都意义重大。

目前，应用于NO氧化的各类催化剂主要包括了负载型贵金属催化剂，金属氧化物催化剂等。贵金属催化剂以Pt基催化剂为代表，具有极高的NO氧化活性，当Pt负载在不同载体上时，NO催化氧化为NO₂的活性显示出较大的差别。Xue等分别采用SiO₂、γ-Al₂O₃和ZrO₂作为载体用于负载Pt，发现针对NO的氧化反应，三种Pt基催化剂的活性顺序为Pt/SiO₂>Pt/γ-Al₂O₃>Pt/ZrO₂。

贵金属催化剂虽然活性很高，但是其价格昂贵，而金属氧化物催化剂很好的克服了这一缺点，同时又具有较好的催化氧化活性。Machida、Tikhomirov等研究发现Mn-Ce复合氧化物催化剂具有较好的低温NO氧化性能，在150℃时转化率超过60%，并且Ce的存在可提高Mn的分散性。Lopez-Suarez等研究发现SrTiCuO₃钙钛矿催化剂具有较好的NO氧化性能。Ueda等发现(La_0.7Ba_0.3)(Fe_0.776Nb_0.194Pd_0.03)O₃钙钛矿催化剂在250℃时NO氧化转化率为47%。

通常钙钛矿仅作为催化剂参与NO的氧化，而本发明中既将钙钛矿作为活性组分，又将其作为载体负载另一活性组分钴，制备钴负载的铈掺杂镧锰钙钛矿催化剂，与一般钙钛矿相比，在很大程度上提高了催化剂对NO的氧化性能，并且与传统贵金属催化剂相比，价格低廉，结构稳定，具有良好的催化活性及高温热力学稳定性，使用寿命长等特点，在尾气催化净化领域具有良好的发展前景。

发明内容

本发明目的是为了克服现有技术的不足，提供了一种钴负载镧锰钙钛矿型一氧化氮氧化催化剂的制备方法。

一种钴负载镧锰钙钛矿型一氧化氮氧化催化剂的制备方法，其特征在于，催化剂的分子式为xCo/La_1-yCe_yMnO₃；2.5%≤x≤20%，x为质量分数；0.1≤y≤0.3，y为摩尔数，包括如下步骤：

第一步，将含有镧、铈、锰的前驱体按催化剂分子式原子比混合，溶解于去离子水中，搅拌至充分溶解；

第二步，在70-90℃水浴中，边搅拌边将柠檬酸加入到混合盐溶液中，柠檬酸的摩尔数是金属总摩尔数的1.0-1.2倍；

第三步，将所得溶液在70-90℃水浴中加热搅拌直至水分蒸发产生粘稠状胶体，将所得的胶体放入80-120℃烘箱中干燥8-24小时，取出研细，在650-750℃焙烧4-6小时，得到La_1-yCe_yMnO₃黑色粉末；

第四步，称取一定量钴前驱体溶解于去离子水中，获得钴溶液，再称取第三步获得的黑色粉末，放入钴溶液中，静置8-12小时，放入60-80℃烘箱中干燥8-24小时，然后在400-600℃焙烧4-6小时，得到xCo/La_1-yCe_yMnO₃催化剂。