[发明专利]汽车尾气催化纳米材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及汽车尾气催化剂领域，具体涉及一种尾气催化纳米材料及其制备方法。

背景技术

近年来，随着我国经济的高速发展，汽车大量进入家庭，给人们出行带来方便的同时，也产生了严重的污染，其中，排出的尾气中含有的碳烟颗粒物是大气PM2.5的主要来源之一，也是一种严重的致癌物质，给环境和人民的健康带来严重的威胁。如今，国家对环境保护问题日益重视，降低大气污染和PM2.5排放量已经成为环保部门必须面对并亟待解决的重要问题。

钙钛矿型复合氧化物，通式为ABO₃，钙钛矿结构中A位或B位被其它元素取代或部分取代后合成独特结构和性能的复合氧化物，从而形成阴离子缺陷或不同价态的B位离子。研究表明，只要钙钛矿的容忍因子t（，其中r_A、r_B、 r_O 分别为A、B和O位的离子半径）在0.75～1.0间，钙钛矿的结构可保持一定稳定性，这给钙钛矿的组成提供一些灵活性，正是钙钛矿型氧化物材料具有这种特殊的结构，使得钙钛矿型材料具有气敏、电导性和催化活性等特性。

在催化领域，自从Libby在1971年提出钙钛矿型复合氧化物具有良好的废气催化性能以来，对此进行了许多研究，旨在以钙钛矿型复合物替代价格十分昂贵的贵金属催化剂。但现有的此类材料在碳烟颗粒物处理应用的效果仍然是差强人意，亟待改进或开发新的材料品种。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种工艺较简单、无需大型特殊设备、产品粒度均匀、质量好的尾气催化纳米材料及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术研究路线：

在保持钙钛矿ABO₃结构不变的情况下，利用钴酸镧基钙钛矿的A离子和B离子被其它离子部分调变改性后，即采用K⁺代替部分A位的La³⁺，采用Ni³⁺代替部分B位Co³⁺（不同B位离子和A位离子同时直接调变），以产生更多的缺陷，改善提高其氧化还原能力，进而制备得到高催化效率的钙钛矿氧化物；摒弃了传统的有局限性研究途径（B位离子的价态和氧化还原性能与取代A位离子的金属离子的性能及取代量等方面）。

具体技术方案如下：

设计一种尾气催化纳米材料，其化学通式为La_0.3K_0.7Co_1-XNi_XO₃，其中x=0.1～0.9。

所述尾气催化纳米材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）称取固体La(NO₃) ₃•6H₂O、KNO₃、Co(NO₃) ₃•6H₂O和Ni(NO₃) ₃•6H₂O，分别加蒸馏水配制成对应的硝酸盐溶液；

（2）按照所述尾气催化纳米材料的化学计量摩尔比，分别量取步骤（1）所述硝酸盐溶液加入容器中，然后将盛有混合溶液的容器保持恒温，边超声振荡边缓慢加入柠檬酸溶液，然后保持在恒温水浴直至形成凝胶体A；

（3）将所述凝胶体A置于鼓风烘箱中加热干燥后得到粉体，研磨后得到前驱体B；

（4）将所述前驱体B置于电炉中煅烧，自然降温至室温，即得尾气催化纳米材料La_0.3K_0.7Co_1-X Ni_XO₃。

优选的，所述步骤（1）中硝酸盐溶液的浓度控制为0.05～1.0mol•L^-1。

优选的，所述步骤（2）中恒温的温度控制为70～80℃。

优选的，所述步骤（2）中所述柠檬酸溶液的浓度为1.0mol•L^-1。

优选的，所述步骤（2）中按柠檬酸：金属离子=1.1～2.0:1的摩尔比加入所述柠檬酸溶液。

优选的，所述步骤（3）中加热干燥温度控制为100～110℃。

优选的，所述步骤（4）中煅烧温度控制为500～700℃。

优选的，所述步骤（4）中煅烧时间控制为2～4h。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果在于：