本发明专利技术涉及一种用于净化柴油车尾气可溶性有机物(SOF)的催化剂及其制备方法。该催化剂为复合氧化物催化剂，尤其是由铈、钒与硅的氧化物混合组成。该催化剂为纳米颗粒，适合于处理柴油车尾气中的SOF，采用TG-DTA联用法模拟催化剂催化氧化SOF的过程，该催化剂可使SOF在133℃开始转化，对SOF催化燃烧的活性与担载的贵金属催化剂相当，且具有良好的抗硫性能，同时该催化剂不含贵金属，成本低廉。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种用于净化柴油车尾气可溶性有机物(SOF)的催化剂及其制备方法。该催化剂为复合氧化物催化剂，尤其是由铈、钒与硅的氧化物混合组成。该催化剂为纳米颗粒，适合于处理柴油车尾气中的SOF，采用TG-DTA联用法模拟催化剂催化氧化SOF的过程，该催化剂可使SOF在133℃开始转化，对SOF催化燃烧的活性与担载的贵金属催化剂相当，且具有良好的抗硫性能，同时该催化剂不含贵金属，成本低廉。【专利说明】
本专利技术涉及一种用于净化柴油车尾气可挥发性有机物的催化剂，还涉及该催化剂的制备方法。属于柴油车尾气净化
。
技术介绍
柴油车因其高的燃油经济性和长使用寿命而获得广泛使用。但是柴油车尾气中的干碳颗粒(soot)、可溶性有机物(SOF)、N0X、He、CO等，严重威胁着人类健康(Nejar N., etal.Appl.Catal.B, 2007, 75，11)。因此，研发柴油车尾气净化技术显得尤为重要。净化柴油车尾气可采用机内净化和机外净化两种方式。由于机外净化技术具有使用便捷，成本低等特点而倍受关注。柴油车尾气机外净化技术包括柴油车氧化型催化剂(DOC)，颗粒物捕获器(DPF)以及NOx选择性催化还原(SCR)和四效催化剂(FWC)。各技术依据柴油车尾气中污染物的组成和环境要求可以联合使用，也可以单独使用。 DOC主要用于除去柴油车尾气中的HC、CO和SOF。SOF—般由未燃烧的燃料油和润滑油组成，其中烷烃约占81 %，芳烃类化合物约占19% (Maricq Μ.M.AerosolScience, 2007，1079，38)。1996 年，Farrauto 等(Farrauto R.J., et al.Appl.Catal.B, 1996，10，29)研究发现CeO2催化氧化SOF的能力要远高于其他氧化物，这是由于CeO2特有的储放氧性能引起的。Voss等(专利US5491120，US6255249)将CeO2和其它大表面积的金属氧化物(Ti02，ZrO2, T12-ZrO2, Al2O3-S12和Y-Al2O3)机械混合制备成催化剂，用TG-DTA法研究该系列催化剂对SOF催化性能，结果表明混合催化剂比纯CeO2的活性高很多。但是，采用机械混合制备的催化剂，其活性组分CeO2热稳定性仍较差。研究表明(Turko G.A., etal.Kinet.Catal.2005，46，932)，在 CeO2 中加入一些其他金属元素如 Zr4+、La3+、Y3+ 等进入CeO2的晶格中形成固溶体,能大大改善CeO2的热稳定性、氧化还原性能和储氧性能。Zhang等(Zhang Z.L., et al.Applied Catalysis B:Environmental, 2007，76:335)首先米用不同方法制备了 Cea6Zrfl4O2固溶体，再将其与Y -Al2O3机械混合制备成催化剂，考察对SOF的催化氧化性能的影响，研究结果表明采用溶液燃烧法制备的Cea6Zra4O2固溶体以及和Al2O3混合的催化剂活性最好，起燃温度为200°C，同时表明混合载体比单一载体的活性高。研究表明，SOF的氧化经历了两个过程:第一过程是低温时，SOF被吸附在大比表的铈基复合材料催化剂上；第二个过程是温度升高时，SOF发生脱附和挥发，被铈基复催化剂催化裂化和氧化。 因此铈基催化剂成为DOC的重要组成部分，但是传统铈基催化剂组分在去除SOF的同时，会氧化形成S03，生成的SO3极易与水生成亚硫酸或硫酸进而生成硫酸盐，一是导致催化剂中毒，二是增加颗粒物的排放。尤其是我国油品质量差，目前87%的柴油中S含量超过350ppm，导致柴油车尾气中的SO2浓度偏高，因此适用于中国柴油车尾气净化的铈基催化剂组分必须具有高活性和高选择性，即对SOF高的活性，同时对SO2的氧化活性低。 Ueno等(Ueno H.，et al.SAE, 980195)研究了不同氧化物对SO2的吸附特性，研究表明各氧化物对SO2的吸附量顺序为=T12 < S12 < ZrO2 < Al2O3，且S1JP T12对SO2的吸附量不到Al2O3吸附量的1/4。Wyatt等(Wyatt Μ.，et al.SAE, 930130)考察了几种过渡元素和稀土元素作助剂对抑制SO2氧化的能力，结果显示抑制SO2氧化的能力顺序为V > Cr >La > Sc > Y > Zr > Ti = Nb > Mn > Mo。专利(US5157007，US5371056, US5514354)用助剂V2O5对催化剂进行改性，降低了对SO2的氧化。这些研究结果为本专利的实现提供了基础参考。 因此，本专利提出以铈、钒和硅的氧化物有机组合起来制备出高性能的复合氧化物催化剂，具有优异的SOF转化活性和抗硫老化性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种用于去除柴油车尾气中的S0F，且可抑制SO2的氧化的催化剂及其制备方法。 本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的: 本专利技术由铈、钒和硅的氧化物复合制成铈钒硅复合氧化物催化剂，可以有效降低所述SOF的燃烧温度，且该催化剂不含贵金属，成本低廉。 所述铈钒硅复合氧化物催化剂，其中铈钒的摩尔比为0.5?0.99:0.5?0.01，二氧化硅含量为铈钒硅复合氧化物质量的10?50Wt%。 本专利技术采用溶胶-凝胶-喷雾干燥法，得到纳米级的催化剂颗粒，其中Ce、V和Si之间可以达到原子水平的结合，而且制备工艺简单。其具体步骤为:根据用量比例，将正硅酸四乙酯(TEOS)与含有钒的水溶液混合或分别加入到可溶于水的铈盐水溶液中，再加入计量的成胶剂，成胶；成胶后老化；然后喷雾干燥，再焙烧，即得该催化剂。 上述制备方法中，铈盐最好是硝酸铈、硝酸铈氨、醋酸铈。钒的可溶性盐为偏钒酸氨。对混合好的上述溶液进行搅拌(电磁力搅拌或机械搅拌)，成胶温度一般为50?150°C，较好的成胶温度为65?100°C。待成胶后，老化2?4h后，再加入占CeO2总质量10?50wt%的聚乙二醇溶液调浆，喷雾干燥，控制粉末平均粒径在5?10微米。将喷雾干燥后得到的粉末进行真空干燥。干燥后的催化剂再在给定的气氛下焙烧。焙烧的气氛一般为空气、氧气、氮气或IS气，最好为氧气或空气。焙烧温度一般为500?800°C。 在上述制备方法中，干燥和焙烧过程如下:在120°C条件下真空干燥12小时，之后再在150?200°C条件下焙烧I?2小时，接着在500?800°C条件下焙烧2?5小时，得到铈钒硅复合氧化物。 通过对本专利技术提供的催化剂的性能进行测试发现:最优的新鲜铈钒硅复合氧化物催化剂可使SOF在133°C开始转化，398°C完全转化；老化催化剂(在SO2 200ppm-0210% -H2O 10%、余气为N2的气氛下，于750°C老化30小时)可使SOF在153°C开始转化，467°C完全转化。表现出优异的SOF转化活性和抗老化性能。能满足柴油车尾气的排放要求。 本专利技术的优点在于: (I)采用本专利技术所述的方法制备出的铈钒硅复合氧化物具有优异的性能。利用本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于净化柴油车尾气中可溶性有机物(SOF)的催化剂，其特征在于，由铈、钒和硅的氧化物复合制成，铈钒的摩尔比为0.5～0.99:0.5～0.01，二氧化硅含量为铈钒硅复合氧化物总质量的10～50wt％。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈永东，朱元强，关小旭，周莹，陈耀强，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川;51
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