本发明专利技术公开了一种Ce0.65-xCoxK0.15Zr0.2O2碳烟燃烧催化剂，其特征在于：其组成为：Ce0.65-xCoxK0.15Zr0.2O2复合氧化物，其中x= 0.23-0.45。优选的x=0.23-0.30。其制备方法：按化学计量比称取所需的硝酸盐和柠檬酸，分别溶于一定量的蒸馏水中，待溶液混合均匀，置于80-90℃恒温水浴中磁力搅拌，直至形成凝胶，将凝胶放置于90-110℃恒温干燥箱中干燥45-50h，然后置于马弗炉中从室温以升温速率2℃/min升至550-650℃焙烧5-7h，得到复合氧化物催化剂。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于碳烟燃烧的催化剂，特别涉及一种具有高催化活性性的碳烟 燃烧催化剂。
技术介绍
柴油发动机由于燃油效率高、功率大，在重型载重车与长途运输车中得以广泛使 用，然而其所排放出的大量碳烟颗粒物能够对人体健康以及环境造成很大危害，因此去除 柴油车尾气中的碳烟颗粒物一直成为近年来的重要研宄目标。通过结合耐高温过滤器和碳 烟低温燃烧催化剂的技术去除排气碳烟成为目前最有效的处理方法之一，催化剂低温条件 下催化碳烟燃烧的能力与热稳定性在碳烟颗粒物去除装置中扮演着决定性作用。目前的研 宄结果表明，在碱金属催化剂、过渡金属催化剂、贵金属催化剂等诸多类催化剂当中，含贵 金属负载的催化体系在目前获得了最好的碳烟催化效果，并得到了商业化应用。但是，贵金 属价格昂贵且稀有使其在催化碳烟上的应用受到很大限制。近年来，研发其它廉价且具有 较好催化碳烟性能的催化剂，用以取代贵金属催化剂成为了研宄的热点，但是现有的取代 贵金属的催化剂催化活性差。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：提供一种具有高催化活性的碳烟燃烧催化剂 Cea65ICorKa 15Zra202，以解决现有技术的不足。 本专利技术的技术方案是：一种Cea 65_xCoxKa 15Zra 202碳烟燃烧催化剂，其组成为： Ce0.IxCorKai5Zra2O 2复合氧化物，其中 X = 0.23-0.45。 优选的 X = 0· 23-0. 30。 -种Ceaf^xCoxK ci. 15Zra202碳烟燃烧催化剂的制备方法，按化学计量比称取所需的 硝酸盐和柠檬酸，分别溶于一定量的蒸馏水中，待溶液混合均匀，置于80-90 °C恒温水浴中 磁力搅拌，直至形成凝胶，将凝胶放置于90-1KTC恒温干燥箱中干燥45-50h，然后置于马 弗炉中从室温以升温速率2°C /min升至550-650°C焙烧5-7h，得到复合氧化物催化剂。 本专利技术的有益效果：在采用柠檬酸络合燃烧法制备的CewhCoA 15Zra202系列催 化剂中，当X < 〇. 45时催化剂以立方萤石结构为主，K+与Zr 4+能够进入CeO 2晶格形成良 好的固溶体，Co离子难以大量扩散至CeO2晶格中，而是以Co 304形式存在催化剂表面且主 要为六方密堆积的立方尖晶石结构。在该制备条件下，样品呈现出网状多孔结构，提高了固 固相之间的有效接触与Co3O4颗粒物在固溶体表面的分散性，老化后Co 304粒子及固溶体均 出现颗粒物团聚粒径长大等烧结现象。与碳烟松散接触条件下，该系列催化剂老化前表现 出了催化碳烟颗粒物燃烧的高活性，所有催化剂催化碳烟燃烧时的Tm均小于400 °C，其中 Cat-O. 23活性最高，！^与^分别为321 °C与355 °C。在该系列样品中Cat-O. 23表现出 的最高活性归因于在催化剂表面出现了高活性的细小Co3+离子物种。老化后各催化剂均有 不同程度失活，分析可推断出失活原因主要因为固溶体及Co3O4颗粒物发生团聚、K物种部 分流失及样品老化后催化剂还原能力降低。在所有样品中，其中Cat-0. 15失活程度最低， Λ凡与Λ T _"数值最小，且催化碳烟燃烧时T 1与Tm依然较低，分别为375 °C与439 °C，起燃 温度仍然落在柴油车排气装置温度《 400 °C)以内，显示出了较高的催化活性与稳定性， 具有潜在实际应用前景。【附图说明】 图1为老化前后催化剂的XRD分析谱图； 图2为催化剂的FT-IR分析图谱； 图3为催化剂的SEM照片； 图4为碳烟在老化前后催化剂上燃烧的TPO曲线； 图5为老化前后催化剂的H2-TPR图谱。【具体实施方式】 按化学计量比称取所需的硝酸盐和柠檬酸，分别溶于一定量的蒸馏水中。待溶液 混合均匀，置于85 °C恒温水浴中磁力搅拌，直至形成凝胶，将凝胶放置于100 °C恒温干燥 箱中干燥48 h，然后置于马弗炉中从室温以升温速率2 °C/min升至600 °C再在600 °C条 件下焙烧6h，得到新鲜复合氧化物催化剂，将新鲜样品在800 °C条件下持续焙烧10 h，得 老化复合氧化物样品。在制得的一系列复合氧化物中，将z = 0,0. 15， 0· 23,0· 30,0· 38,0· 45 和 0· 65 的样品分别记为 Cat-0, Cat-O. 15, Cat-O. 23, Cat-O. 30， Cat-O. 38，Cat-O. 45 和 Cat-O. 65。 图1是Cat-ο至Cat-O. 65系列催化剂的XRD图谱。除Cat-O. 65外其余样品的 2沒在29. 1，33. 6,48. 2,57. 1，60. 4处出现了 5个较强衍射峰，该5个特征峰与标准谱图 (JCPDS#43-1002)所列的立方晶型特征峰相吻合，归属于CeO2立方面心萤石结构。&02具 有萤石结构，K2O具有反萤石结构，Ce和K均能形成配位四面体，因此K在一定程度上可以 取代Ce形成固溶体，从图中可以看到，Cat-O至Cat-O. 65系列催化剂并没有观察到K2O与 ZrO2的特征衍射峰，表明K+与Zr4+已经进入CeO2晶格中形成固溶体 。随着Co含量从 0. 15增加至0. 45时，CeO2立方相的特征衍射峰逐渐向高角度位移，可能是由于钴离子半径 较小（Co2+=0.0 745 nm，Co3+=0.0 61 nm，Co4+=0.0 53 nm)，而 Ce4+半径为 0· 097 nm，当 Co 含量 增加时，进入到CeO2晶格中的钴离子有所增加，形成了固溶体，造成晶胞常数增加，从而导 致衍射峰向高角度方向位移，同时在2 〃=36. 85°均出现了归属于Co3O4的衍射峰且衍 射峰强度逐渐增强，说明了有部分Co离子并没有扩散到CeO2晶格内部与其形成固溶体，而 是以六方密堆积的立方尖晶石结构（JCPDS74-2120 )的Co3O4颗粒物形式分散在铈锆钾固溶 体表面。通过对比可知，老化后，在所有样品中均可看到&02或Co3O 4的特征衍射峰吸 收强度增加，衍射角变窄，这说明了各样品经过高温老化后结晶度更好，也可能出现了晶粒 长大及颗粒物发生团聚现象。 图2为Cetl.65_xC 〇xKQ. 15ZrQ. 202催化剂的FT-IR分析图谱。由图可见，在Cat-O至 Cat-O. 45样品中均在600 cnT1检测到归属于立方萤石结构（CeZr)-O键的吸收振动。 在Cat-O. 15至Cat-O. 65的样品在576 CnT1 (V1)附近以及663 CnT1 (V2)附近有两个红外 吸收谱带，可归为Co-O键的吸收振动，其中在低波数处^的吸收峰归因于Co 3+-0键的振动 引起的，而高波数方向％的吸收带归属于Co 2+-0键的振动所致，随着Co含量增加时吸 收峰越加明显。该系列催化剂的FT-IR分析结果与XRD分析结果一致。 图3为催化剂的SEM照片，由图可知，采用溶胶凝胶法制备所得催化剂为网状多 孔结构，孔径大小约为1 μ m左右，该网状多孔结构不仅能提高催化剂与碳烟的有效接触位 点更有利于Co3O4粒子在催化剂表面的分散。通过观察样品Cat-O. 38老化前后的照片可 知，催化剂明显存在着两种不同物相，结合XR本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种Ce0.65‑xCoxK0.15Zr0.2O2碳烟燃烧催化剂，其特征在于：其组成为：Ce0.65‑xCoxK0.15Zr0.2O2复合氧化物，其中x = 0.23‑0.45。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈卓，尹晓刚，郭军，邬红龙，王野，吴小云，
申请(专利权)人：贵州师范大学，
类型：发明
国别省市：贵州;52
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