[发明专利]负载大孔钙钛矿氧化物的柴油颗粒捕集器及其应用

说明书

本发明公开了一种负载大孔钙钛矿氧化物的催化型柴油颗粒捕集器及其应用。本发明中负载大孔钙钛矿氧化物的催化型柴油颗粒捕集器通过以聚苯乙烯微球/钙钛矿氧化物纳米粒子涂层/柴油颗粒捕集器为模板，在蜂窝孔道表面直接形成具有大孔的钙钛矿氧化物骨架层。本发明通过在蜂窝孔道表面直接形成具有大孔的钙钛矿氧化物骨架层，由此可以无需使用粘接剂从而将钙钛矿氧化物骨架层固定在蜂窝孔道内，与传统的粉体式涂敷整体催化剂相比，其表面所负载的有序大孔催化剂表现出一定的空间结构，一定程度上可以增强柴油颗粒捕集器对于碳烟颗粒物的捕获能力，促进碳烟颗粒物与表面大孔催化剂的相互接触，并且能够有效降低背压，从而提高碳烟颗粒催化燃烧活性及CO₂选择性。

技术领域

本发明属于环境保护领域，具体涉及负载大孔钙钛矿氧化物的催化型柴油颗粒捕集器及其应用，特别是涉及一种原位生长的大孔钙钛矿氧化物负载的新型催化柴油颗粒捕集器及其应用。

背景技术

柴油发动机由于低油耗，高功率等优点被广泛应用于工业工程用车，并且其优越的燃油经济性使得目前机动车的柴油化程度不断提高。但是柴油机较低的燃烧室温度也使得柴油车尾气中不完全燃烧产物，碳烟颗粒物等大肆增加，给环境与人类健康造成了严重的危害和负担。特别是柴油车尾气中碳烟颗粒物的排放量大约为汽油车的30～80倍，造成了大气中当量直径小于等于2.5微米的颗粒物(PM 2.5)含量剧增，这使得柴油发动机的使用受到极大的限制。而随着《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国VI阶段)》(国六)标准的实施临近，提高柴油车尾气的后处理净化效率迫在眉睫。

目前，利用催化型柴油颗粒捕集器(Catalytic diesel particle filter-CDPF)是减少柴油车排放PM最有效的后处理方法。但是目前大部分的CDPF普遍采用Pt、Pd贵金属负载作为催化活性组分，且传统粉体涂覆法不仅降低了材料利用率，还会在一定程度上会堵塞DPF的孔隙，造成背压增加，影响柴油机的正常运行。另一方面，由于柴油车尾气中的碳烟颗粒物净化反应是一个气-固(颗粒物)-固(催化剂)三相复杂的深度的反应过程，因此其催化净化活性不仅与氧化催化剂内在的活性有关，同时还与催化剂与碳烟颗粒物相互接触程度有关。由此，负载催化剂孔径大小的合理设计对于颗粒物的有效深度净化直接相关。鉴于以上特点，开发出一种廉价非贵金属大孔催化剂负载的CDPF对于净化碳烟颗粒物具有极其重要的意义。

专利CN105642297A公开了一种将大孔钙钛矿氧化物催化剂涂覆在堇青石表面的方法。该涂覆方法首先需要对堇青石在酸性条件进行预处理，然后涂覆铝溶胶涂层，以此为载体，利用聚甲基丙烯酸甲酯为胶体晶体模板在其表面涂覆大孔钙钛矿氧化物催化剂。但是目前还没有一种将大孔氧化物催化剂在无粘接剂涂层(如氧化铝，且铝溶胶的高温稳定性较差)的情况下有效负载在DPF上的策略。

在DPF上涂覆一层有序大孔钙钛矿氧化物催化剂从而形成非贵金属大孔催化剂负载的CDPF,并将其应用于柴油车排放碳烟颗粒物的催化消除，对于提高催化剂与碳烟颗粒物的接触效率，降低整体背压，提高柴油车尾气碳烟颗粒物的净化效率，具有非常重要的实用意义与环境保护意义。

鉴于上述技术问题与实际意义，旨在提供一种在无需粘接剂涂层的条件下，在DPF基底上涂敷一层有序大孔钙钛矿氧化物的柴油颗粒捕集器。该柴油颗粒捕集器不仅不含贵金属，且能够克服传统浸渍涂敷法催化剂无序形貌的缺点，提高催化剂与碳烟颗粒物的接触效率，一定程度上增强CDPF对于碳烟颗粒物的捕获能力，并且降低背压。

发明内容

鉴于上述所提问题，本发明的目的在于提供一种对碳烟颗粒物具有高效催化活性的负载大孔钙钛矿氧化物的催化型柴油颗粒捕集器。在本发明的另一方面，还涉及上述负载大孔钙钛矿氧化物的催化型柴油颗粒捕集器的应用。

为了解决本发明的技术问题，拟采用如下技术方案：

本发明一方面涉及一种负载大孔钙钛矿氧化物的柴油颗粒捕集器，所述的负载大孔钙钛矿氧化物的柴油颗粒捕集器通过包括以下步骤的制造方法制造得到：