[发明专利]一种高分散负载型钙钛矿催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开一种高分散负载型钙钛矿催化剂及其制备方法和应用,催化剂由催化剂载体和催化活性组分构成，其中载体为γ‑Al₂O₃,催化剂活性组分为LaCoO₃和LaCo_0.96Pt_0.04O₃中的一种，催化剂活性组分的负载量在10wt％‑15wt％。所述催化剂通过溶胶凝胶法和等体积浸渍法相结合制备而成，此制备方法的优点在于操作简便，活性组分的分散性高，充分增加了催化剂活性，将其应用于柴油机尾气净化领域，减小了颗粒物的排放，从而达到空气污染度降低的目的。

技术领域

本发明属于柴油机尾气净化催化剂的技术领域，更加具体地说，涉及一种柴油机尾气净化的高分散负载型钙钛矿催化剂的制备方法及应用，应用于柴油机尾气中的碳烟颗粒物的催化氧化。

背景技术

目前，柴油机因为其稳定性高，效率高等优异特点被广泛应用与重型长途运输，然而由此产生如颗粒物，一氧化碳，碳氢化合物，氮氧化物等等一系列有害气体已经严重造成空气质量的大幅下降，同时严重威胁到环境以及人类的健康。因此，对柴油机排放的汽车尾气处理刻不容缓，提高开发高效稳定的尾气排放处理技术是解决这类问题的关键。颗粒物过滤器(DPF)是目前一致认可且最为有效的一种汽车尾气后处理技术之一。它是采用一些耐高温材料作为基底制成具有特殊结构的过滤器，能通过吸附的方式将颗粒物吸附在过滤体内部然后通过再生装置恢复材料的性能，从而达到颗粒物净化的效果。DPF的过滤颗粒物的效率能够到达65％-90％左右。但是它的劣势在于随着DPF工作时间的增加，被捕集的颗粒物沉积增多，引起背压的增加，超过一定限度，会大幅降低过滤器的使用寿命，因此，就必须要定期排除颗粒物从而恢复工作状态。由此研发了催化再生技术，这就不可避免的引导人们着眼于高效稳定的催化剂的研发。

根据之前的研究，贵金属类催化剂以及稀土金属类催化剂在颗粒物的催化氧化方面具有很大的优势，但是众所周知，贵金属价格昂贵，并且在排气过程中所带来的一系列副反应会导致催化剂失效，无法达到预期的效果。钙钛矿催化剂是目前为止研究最多且具有价格低廉，稳定性较高的优势，被广泛应用于柴油机尾气净化领域。

理想的钙钛矿氧化物是立方晶体，A位碱土金属于近邻原子12配位，B位过度金属元素与氧元素6配位构成正八面体结构。大量研究表明，B位金属离子充当活性中心，决定着催化剂的催化活性。明彩兵等人采用溶胶凝胶法制备了B位取代的LaCo1-xRexO_3-δ(x＝0.04)型钙钛矿复合氧化物催化剂Re(Pt、Pd、Rh、Au、Ag)，发现催化剂的催化活性明显得到了提升。但是传统意义上的钙钛矿氧化物纳米颗粒尺寸较大，大致在100-200nm，整体表面积较小，无法较好的与碳烟颗粒物形成良好的接触，无法充分发挥此类催化剂的优势。因此，选择研发一种负载型钙钛矿催化剂具有很大的应用前景，通常负载型的催化剂有助于提高传统钙钛矿催化剂的比表面积，从而可以更加充分的接触颗粒物，提高颗粒物的催化活性。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种高分散负载型钙钛矿催化剂及其制备方法和应用，即提供一种原料成本低，稳定性好，分散性高的高效负载型钙钛矿催化剂，以克服传统钙钛矿催化剂的比表面积低的缺点，采用等体积浸渍法和溶胶凝胶法结合的制备方法很大程度上提高了负载的均匀性，克服了纳米颗粒团聚，减小了纳米颗粒尺寸。这种方法不仅能够提高催化剂活性组分的比表面积，而且可以满足在催化氧化过程中活性组分与碳烟颗粒物的紧密接触，进一步提高汽车尾气净化的效果，较少大气污染所造成的环境破坏以及对人类健康的威胁。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：