[发明专利]一种改性钙钛矿催化剂及其制备方法

说明书

本发明提供了一种改性钙钛矿催化剂的制备方法，包括下述步骤：(1)按化学计量比配制La(NO₃)₃、Sr(NO₃)₂、Co(NO₃)₂、Fe(NO₃)₃、柠檬酸、EDTA的混合溶液，水浴搅拌至溶液出现凝胶；(2)把步骤(1)所述凝胶转入油浴至凝胶形成蓬松多孔的催化剂前驱体，干燥；(3)将干燥后的催化剂前驱体充分研磨后，焙烧后退火；(4)将退火后的催化剂粉末充分研磨，得本发明制备的具有抗硫性能的改性钙钛矿催化剂。本发明方法制备的钙钛矿型催化剂，在脱除NO和Soot上的活性、抗硫化能力都优于其它类型脱硝催化剂，且本发明改性钙钛矿催化剂在催化反应过程中产物为N₂和CO₂对环境无二次污染，这对于钙钛矿催化剂净化柴油车尾气方面有很大的应用意义。

技术领域

本发明涉及柴油车尾气催化剂的技术领域，具体涉及一种改性钙钛矿催化剂及其制备方法。

背景技术

随着世界经济的发展，汽车保有量不断增加，但汽车排放的尾气也给大气环境带来了严重污染，并已成为主要的大气污染源之一，严重威胁着人类赖以生存的环境和人类的身体健康。其中，尾气中的NO_x是一种褐色带有臭味的气体，NO与血液中的血红蛋白结合的能力比CO还要强，NO被吸入后，会在肺泡内形成刺激性较强的亚硝酸(HNO₂)和硝酸(HNO₃)，导致气喘、胸闷、肺气肿等疾病。另外汽车尾气中的PM，也是城市颗粒物污染的主要来源，它是柴油燃料不完全燃烧产生的颗粒物，其尺寸在0.1～10μm之间，其中90％的PM直径小于1μm，可被人体直接吸入，其主要成分是碳颗粒物(Soot)，其上含有大量的可溶性有机物(SOF)、重金属离子和SO₂等，其中SOF中的多环芳烃化合物(PAH) 是具有致癌性的固体悬浮颗粒如被呼吸进入肺部，会引起呼吸系统疾病。另外因为尾气中还含有一定量的SO₂，经常是催化剂硫化中毒，大大限制了催化剂使用寿命。因此，为了保护大气环境和身体健康，在高效催化脱除尾气中的NO 和Soot同时增加催化剂抗硫性能显得至关重要。目前寻找一种高催化活性并具有良好抗硫性能的催化材料将是脱硝催化剂进一步走向实用化的必然趋势。

目前，钙钛矿型催化剂是一种被广泛研究的高效脱硝催化剂，在柴油车尾气高效脱NO和Soot上有很好的应用前景，相较于其它脱硝催化剂，钙钛矿型催化剂具有物理结构稳定，调变性能强，抗硫化性能优良，制备成本低。钙钛矿类催化剂是空间结构上与CaTiO₃相同的一类化合物催化剂的统称，一般以 ABO₃表示。钙钛矿结构中B位离子与氧配位形成稳定性较高的八面体结构，所以A位离子能以其它离子替代而不改变钙钛矿结构。同时在其它价态离子掺入 A位时，会使B位元素价态改变或者产生氧空穴以维持电中性。A位离子只起稳定结构的作用，但是不同性质与价态的金属A位掺入，对催化剂的性能也会有一定的影响。同时在催化反应中，氧空穴和B位金属的化学性质都与催化活性有密切的关系。通过掺杂过渡金属到钙钛矿催化剂A、B位可以在一定程度上提高催化剂的氧化还原性能，改善催化剂抗硫能力，进而提高催化剂使用寿命。

由于催化剂在实际应用中易被SO₂硫化中毒，大大限制了钙钛矿催化剂的实际应用。因此，寻找一种活性高，抗硫能力强的钙钛矿催化剂显得至关重要，目前在抗硫钙钛矿催化剂上的研究报道较少。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种改性钙钛矿催化剂及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种改性钙钛矿催化剂的制备方法，包括下述步骤：