存储-还原催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种存储-还原催化剂及其制备方法。该存储-还原催化剂用于氮氧化物的去除，包括均匀混合的第一催化剂和第二催化剂；所述第一催化剂包含第一贵金属和第一载体，所述第一贵金属单独负载在所述第一载体上；所述第二催化剂包含第二贵金属、存储组分和第二载体，所述第二贵金属和所述存储组分共负载在所述第二载体上。本发明专利技术的存储-还原催化剂可以弥补传统催化剂中存储组分对贵金属活性的弱化，在充分利用存储组分的存储能力的同时，充分发挥第一贵金属的催化活性，显著提高氮氧化物的去除率。

【技术实现步骤摘要】
存储-还原催化剂及其制备方法
本专利技术涉及氮氧化物的存储-还原，特别是涉及一种用于去除氮氧化物的存储-还原催化剂及其制备方法。
技术介绍
氮氧化物存储-还原技术是一种用于去除贫燃发动机排放的氮氧化物的催化技术。该技术利用发动机排气形成的交替贫燃/富燃气氛进行氮氧化物的排放控制，在贫燃气氛下，氮氧化物存储在催化剂中，在富燃气氛下，存储在催化剂中的氮氧化物被氢气、一氧化碳和碳氢化合物等还原。氮氧化物存储-还原技术中使用的催化剂一般包含三个组分：(1)贵金属，用于氮氧化物的氧化和还原；(2)氮氧化物存储组分，一般为碱金属和/或碱土金属的化合物；(3)载体，用于分散贵金属和存储组分的高比表面积材料。上述催化剂通过贵金属和存储组分之间的协调完成氮氧化物的去除。但是，在使用过程中，存储组分会不可避免地弱化贵金属的催化活性，导致氮氧化物的去除率不高。
技术实现思路
本专利技术提供了一种存储-还原催化剂及其制备方法，提高了氮氧化物的去除率。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种存储-还原催化剂，用于氮氧化物的去除，包括均匀混合的第一催化剂和第二催化剂；所述第一催化剂包含第一贵金属和第一载体，所述第一贵金属单独负载在所述第一载体上；所述第二催化剂包含第二贵金属、存储组分和第二载体，所述第二贵金属和所述存储组分共负载在所述第二载体上。在其中一个实施例中，所述第一贵金属为铂族金属、金、银中的一种或多种；所述第二贵金属为铂族金属、金、银中的一种或多种；所述存储组分为碱金属化合物、碱土金属化合物、过渡金属化合物中的一种或多种。在其中一个实施例中，所述第一载体和所述第二载体均为惰性材料；所述惰性材料的比表面积均大于20m2/g。在其中一个实施例中，所述第一催化剂和所述第二催化剂的质量比为(0.5～1.5):1。在其中一个实施例中，所述第一贵金属占所述第一催化剂质量的0.5％～2％。在其中一个实施例中，所述第二贵金属占所述第二催化剂质量的0.5％～2％。在其中一个实施例中，所述存储组分占所述第二催化剂质量的5％～20％。一种所述的存储-还原催化剂的制备方法，包括以下步骤：将第一催化剂和第二催化剂混合后机械研磨或机械搅拌30min～60min，得到存储-还原催化剂。本专利技术的有益效果如下：本专利技术的存储-还原催化剂，包括第一贵金属单独负载的第一催化剂，以及第二贵金属和存储组分共负载的第二催化剂。对于第一贵金属单独负载的第一催化剂，第一贵金属不受存储组分的影响，可以充分发挥其催化活性，进而提高了氮氧化物存储-还原的效率；此外，第一催化剂和第二催化剂之间存在相互耦合作用，进一步提高了氮氧化物存储-还原的整体效率。因此，本专利技术的存储-还原催化剂可以弥补传统催化剂中存储组分对贵金属活性的弱化，在充分利用存储组分的存储能力的同时，充分发挥第一贵金属的催化活性，显著提高氮氧化物的去除率。附图说明图1为测试例1中模拟氮氧化物存储-还原过程中的尾气浓度变化图；图2为测试例2中的实验样品、第一对照样品和第二对照样品在不同温度下对氮氧化物的转化率。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。本专利技术提供了一种存储-还原催化剂，适用于氮氧化物的去除，尤其适用于贫燃发动机尾气中氮氧化物的去除。本专利技术的存储-还原催化剂包括均匀混合的第一催化剂和第二催化剂。其中，第一催化剂包含第一贵金属和第一载体，第一贵金属单独负载在第一载体上；第二催化剂包含第二贵金属、存储组分和第二载体，第二贵金属和存储组分共负载在第二载体上。在传统的催化剂中，存储组分对于贵金属的弱化主要表现在以下两个方面：一方面，存储组分覆盖部分贵金属的表面，使之不能发挥催化作用；另一方面，存储组分与贵金属之间的电子效应降低了贵金属的氧化还原性能。与传统的催化剂相比，本专利技术的存储-还原催化剂增加了由第一贵金属单独负载的第一催化剂。在第一催化剂中，由于不存在存储组分，第一贵金属可以充分发挥其催化活性，进而提高了氮氧化物存储-还原的效率；此外，第一催化剂和第二催化剂均匀混合后相互分散，二者之间存在耦合作用，第一催化剂的存在可促进第二催化剂中存储组分对氮氧化物的吸收，同时，由于第二催化剂中存储组分的吸收增强，可反过来促进第一催化剂的催化效率及催化速度，进一步提高氮氧化物存储-还原的整体效率。综上所述，本专利技术的存储-还原催化剂可以弥补传统催化剂中存储组分对贵金属活性的弱化，在充分利用存储组分的存储能力的同时，充分发挥第一贵金属的催化活性，显著提高氮氧化物的去除率。本专利技术中，贵金属(第一贵金属和第二贵金属)的主要作用是在贫燃气氛时将尾气中的NO氧化为更容易被存储组分吸收的NO2，在富燃气氛时将氮氧化物还原为N2等气体。其中，第一贵金属和第二贵金属可以相同，也可以不同。为了提高贵金属对氮氧化物的氧化-还原作用，第一贵金属和第二贵金属优选为铂族金属、金、银中的一种或多种。存储组分的主要作用为在贫燃气氛时将氮氧化物存储在表面，在富燃气氛时将氮氧化物释放。为了提高存储组分对氮氧化物的存储作用，本专利技术中，存储组分优选为碱金属化合物、碱土金属化合物和过渡金属化合物中的一种或多种。载体的主要作用为承载并分散贵金属和存储组分，本专利技术中，第一载体可以相同，也可以不同。较佳地，第一载体和第二载体均由比表面积较高的惰性材料制成。其中，惰性材料是指自身化学性质稳定，不易与其他物质发生反应的材料，如氧化铝、镁铝复合氧化物、分子筛等。优选地，第一载体和第二载体的比表面积均大于20m2/g。第一催化剂和第二催化剂中，贵金属含量过低，存储-还原催化剂的活性不高；贵金属含量过高，存储-还原催化剂的活性提升不明显，造成浪费。作为优选，第一贵金属占第一催化剂质量的0.5％～2％；第二贵金属占第二催化剂质量的0.5％～2％。在此范围内，贵金属能够充分发挥其氧化-还原性能，显著提高氮氧化物的去除率。在第二催化剂中，存储组分含量过低，对氮氧化物存储能力有限；存储组分过高，对第二贵金属活性的损坏过重。优选地，存储组分占第二催化剂质量的5％～20％。较佳地，第一催化剂和第二催化剂的质量比为(0.5～1.5):1。在此范围内，第一催化剂和第二催化剂之间的耦合作用较明显，能够充分发挥贵金属和存储组分的作用，有利于提高氮氧化物的去除率。本专利技术还提供了一种催化剂的制备方法，可制备上述存储-还原催化剂，该制备方法包括以下步骤：将第一催化剂和第二催化剂混合后机械研磨或机械搅拌30min～60min，得到存储-还原催化剂。需要说明的是，第一催化剂为上述的贵金属单独负载的催化剂，第二催化剂为上述的贵金属和存储组分共负载的催化剂；且在机械研磨或机械搅拌的过程中，不会破坏第一催化剂和第二催化剂的组成成分。作为一种可实施方式，第一催化剂和第二催化剂采用现有的化学方法合成，如浸渍法。本专利技术的存储-还原催化剂，结构简单、易于制备，可显著提高氮氧化物的去除率，具有广阔的应用前景。为了更好地理解本专利技术，下面通过具体的实施例对本专利技术的存储-还原催化剂及其制备方法进一步说明。实施例1将钯负载的镁铝复合氧化物(钯的质量分数为1％)与钯-钾共负载的镁铝复合氧化物(钯和钾的质量分数分别为1％和8％)按质量比本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种存储‑还原催化剂，用于氮氧化物的去除，其特征在于，包括均匀混合的第一催化剂和第二催化剂；所述第一催化剂包含第一贵金属和第一载体，所述第一贵金属单独负载在所述第一载体上；所述第二催化剂包含第二贵金属、存储组分和第二载体，所述第二贵金属和所述存储组分共负载在所述第二载体上。

【技术特征摘要】
1.一种存储-还原催化剂，用于氮氧化物的去除，其特征在于，包括均匀混合的第一催化剂和第二催化剂；所述第一催化剂包含第一贵金属和第一载体，所述第一贵金属单独负载在所述第一载体上；所述第二催化剂包含第二贵金属、存储组分和第二载体，所述第二贵金属和所述存储组分共负载在所述第二载体上，其中所述第一载体和所述第二载体均为惰性材料，所述惰性材料的比表面积大于20m2/g；所述第一催化剂和所述第二催化剂的质量比为1:1；所述第一贵金属占所述第一催化剂质量的0.5％～2％；所述第二贵金属占所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张业新，张昭良，张建，陈慧，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，济南大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33