[发明专利]一种用于柴油尾气处理的微孔催化材料的制备方法

说明书

本发明属于无机催化材料技术领域，具体公开了一种工业化铜掺杂氧化硅柴油尾气处理的微孔催化材料的制备方法，采用氢氧化铜和碱式碳酸铜混合物作为模板剂，溶胶凝胶法制备掺杂铜的微孔氧化硅材料。首先取碳酸铜和氢氧化铜分散于溶剂中，经超声15‑30min；其次搅拌加入硅源和碱性溶液，在60‑100℃条件下持续搅拌反应6‑24小时，所得产物在80‑100℃干燥3‑10h，最终经300‑500℃下焙烧3‑10h，得到铜掺杂的微孔催化材料。本发明采用一步法合成铜掺杂氧化硅微孔催化材料，操作简单，可重复性强，原材料价格低廉，无环境污染，可工业化生产，所制备的微孔催化材料可用于柴油机大排量尾气(NOx)的催化处理。

技术领域

本发明涉及无机催化材料技术领域，具体涉及一种用于柴油尾气处理的微孔催化材料的制备方法。

背景技术

近年来随着我国经济的快速发展，汽车产量和保有量持续增长，其中柴油车所占比例越来越高。柴油车凭借其良好的动力性、经济型和耐久性等优点在车用动力中占据重要的位置，随着全球石油资源短缺的加剧，其重要性愈发明显。自 20世纪70年代，欧洲和日本就基本实现了载货汽车和大型客车的柴油机化。目前，欧洲轿车年产量中40％已采用柴油发动机，在法国、西班牙等更高达50％以上。因此全世界都在关注柴油车尾气排放的控制技术。

柴油机通过尾气排放的有害物主要有以碳质为核心的颗粒物(PM)、碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)、二氧化硫(SO2)，这些排放的污染物对大气环境的污染形势越来越严峻，直接严重地危害了人们的身体健康。控制和减少柴油机尾气中的各类污染物的排放已成为一个迫切需要解决的问题。

目前，国内外主要采用的柴油机后处理技术主要采用金属氧化催化剂(DOC) 法，该法主要存在1)冷启动时HC、CO和PM排放量大；2)催化剂高温稳定性 (低于300℃)和水热稳定性不佳；3)金属硫中毒等问题。国内这块研究还处于起步阶段，大部分还在实验室研发阶段，较少有产业化的推广。国内及国际市场，目前主要由国外化工大企业多垄断，比如德国的巴斯夫(BASF)，英国庄信万丰等国际大型化工集团等，造成价格高，严重限制了我国柴油机行业的正常发展。

中国发明专利CN 1792430A、CN 102240570A、CN 102921448A、CN 103055875A、CN1438070A等均涉及了汽车尾气催化剂的材料制备。但目前国内专利文献中利用碳酸铜作为模板剂一步法制备微孔氧化硅催化材料用于柴油车尾气催化处理的技术尚未见报道。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提出一种工业化铜掺杂氧化硅柴油尾气处理的微孔催化材料的制备方法，该制备方法简单、原料容易得到、价格低廉，所得催化剂活性高、热稳定性强。

微孔材料是一种孔径尺寸较介孔材料孔道更小的材料(≤2nm)，具有很高比表面积(＞600m2/g)的多孔多层纳米结构材料。本发明采用廉价的硅源和铜盐作为主要反应物，采用溶胶凝胶法一步制备负载铜离子的微孔氧化硅材料，充分利用铜离子催化和微孔材料的高比表面积，最大限度提高催化活性；该反应简单、可重复性强，可用于工业化批量生产。同时，该微孔材料由于孔径更小，孔道不易被柴油机所排放的微小颗粒所堵塞孔径，因此较传统的介孔和大孔 催化材料活性更强、催化稳定性更佳。目前国内外尚未见这类铜负载微孔氧化硅催化剂制备方法，特别是用于柴油车尾气净化用催化剂材料的报道。

本发明通过下列技术方案实现：

一种工业化铜掺杂氧化硅柴油尾气处理的微孔催化材料的制备方法，其步骤如下：

(a)将5-10g碳酸铜和氢氧化铜的混合物溶于150-300g溶剂中，经超声分散 15-30min后得到模板剂溶液；

所述碳酸铜和氢氧化铜的混合物中碳酸铜和氢氧化铜的质量比为1:(4-6)；