【技术实现步骤摘要】
一种铈锰碳烟颗粒物催化剂的制备方法
[0001]本专利技术主要涉及催化材料制备的
及柴油机尾气净化
，具体为一种铈锰碳烟颗粒物催化剂的制备方法。
技术介绍
[0002]相比汽油发动机，柴油发动机在动力性、燃油经济性、耐用性等方面表现更为优秀,虽然柴油机排放的碳氢化合物和一氧化碳只有相同排量汽油机的1/5左右，但其排放的碳烟颗粒物数量却远比汽油机高，碳烟颗粒物能吸附许多如酚、苯并芘、邻苯二甲酸二丁酯、胺和其他一些有机化合物，致癌性强，会引起心血管疾病、呼吸系统疾病和皮肤细胞改变，危害健康。目前，采用柴油机颗粒物捕集器是解决柴油机排放颗粒物的机外净化方式，该捕集器对颗粒物的截留效率可达90％以上，但需要在其内壁上涂覆高活性的碳烟催化燃烧催化剂，才可保证在柴油机尾气排气温度范围内实现碳烟颗粒物的燃烧、捕集器得到再生，否则随着捕集颗粒物的增多会导致背压升高，发生堵塞。由于贵金属催化剂具备良好的碳烟催化燃烧活性，是目前商业应用最广的催化剂。但贵金属为稀缺的资源，价格昂贵，开发出活性能与贵金属催化剂媲美的贱金属催化剂具有重大的意义。
[0003]我国是世界稀土出口的第一大国，拥有极为富的稀土资源，稀土元素铈具有独特的4f电子层结构，未能全电子占据，储氧/释氧能力非常优异，其释放出的活性氧对碳烟氧化非常有利。过渡金属锰的d轨道电子未能被填满，因此其存在多种价态，在催化碳烟燃烧时因其价态发生转变而形成氧空位，从而表现出很高的催化活性。结合铈与锰的优势，所制备出的铈锰催化剂被认为具有替代贵金属催化剂的潜力。>[0004]但在之前的报道中，虽然铈锰催化剂在贱金属催化剂中表现出了优异的碳烟催化活性，但其性能与贵金属催化剂相比还是存在一定的差距，这就制约了其商业化运用。因此有必要从织构性能、氧化还原性能等方面进一步提升贱金属铈锰催化剂的活性，同时也需要兼顾使用简单的工艺，在排放浓度满足国家标准的前提下，降低催化剂的运用成本。
[0005]在开发低温高活性的碳烟颗粒物催化燃烧燃烧方面，申请号202110074661.9专利文献涉及一种金修饰锰基氧化物催化剂及其制备和应用，该催化剂的组成主要是贵金属活性组分Au和氧化物载体Mn3O4。采用Au/Mn3O4复合催化剂，有利于提高碳烟燃烧的活性，能够使碳烟颗粒物的燃烧温度大幅度降低，使碳烟颗粒物燃烧为CO2的温度降低到柴油车尾气的排气温度范围内，但其要用到贵金属Au，制备成本较高。申请号CN201510004640.4专利文献涉及一种3DOM担载钾锰铈复合氧化物的催化剂及制备和应用，该催化剂以三维有序氧化物为载体，以碱金属、过渡金属和稀土金属的复合氧化物为活性组分制备得到，其独特的大孔孔道结构有利于碳烟从各个方向进入孔内，为碳烟颗粒的扩散提供最佳的流速以及更高的效率，但该催化剂需要特定的三维有序大孔结构，催化剂制备要求较高。申请号CN201410217081.0专利文献及一种用于柴油车尾气中碳烟消除催化剂的制备方法与应用，该催化剂的组成为锰基氧化物和铈基氧化物混合物，制备方法是配置一定浓度的碳酸铵溶液，在室温搅拌下将盐溶液逆向滴入碳酸铵溶液中，在空气中干燥得到前驱体固体，经过焙
烧，制得催化剂，在本专利技术中将该方法做为对比例，根据活性测试结果可知，本专利技术中的实施例所制备催化剂碳烟催化活性优于对比例。
技术实现思路
[0006]本专利技术主要提供了一种铈锰碳烟颗粒物催化剂的制备方法，用以解决上述
技术介绍
中提出的技术问题。
[0007]本专利技术解决上述技术问题采用的技术方案为：
[0008]一种铈锰碳烟颗粒物催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0009]步骤一、盐溶液的配制，按照化学计量比称取对应的稀土铈前驱体以及过渡金属锰前驱体并用去离子水溶解，以得到盐溶液一；
[0010]步骤二、沉淀剂的配制，配制碱溶液作为沉淀剂，以得到沉淀剂一；
[0011]步骤三、制备沉淀物，将盐溶液一以及沉淀剂一均加入滴定沉淀装置，将沉淀剂一逐滴滴加到盐溶液一中，控制滴定完成后的最终pH值为八到九，以得到沉淀物一；
[0012]步骤四、沉淀物的后处理，将沉淀物一放入水浴锅中进行陈化，并在陈化后进行抽滤、炒干以及焙烧，焙烧完成后得到铈锰催化剂成品。
[0013]步骤一中稀土铈前驱体以及过渡金属锰前驱体中铈元素和锰元素的摩尔分数相加为一，所述稀土铈前驱体为硝酸铈铵、硝酸铈中的一种或多种，所述过渡金属锰前驱体为醋酸锰、硝酸锰中的一种或多种，便于前驱体快速在去离子水中溶解。
[0014]步骤二中碱溶液为碳酸铵溶液、氨水、氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液中的至少一种，碱溶液的浓度为三摩尔每升，通过碱溶液将盐溶液沉淀后以氢氧化物形式析出。
[0015]步骤三中滴定温度为三十至九十摄氏度。在本优选的实施例中，通过设定的滴定温度便于提升催化剂的低温催化净化性能。
[0016]步骤四中陈化的条件为时间二至八小时，温度为六十至一百摄氏度，炒干的条件为时间六至二十四小时，温度为七十至一百二十摄氏度，焙烧的条件为时间四至六小时，温度为四百五十至六百摄氏度。在本优选的实施例中，通过陈化、抽滤、炒干以及焙烧的后处理工艺便于获得氧化还原性能高、织构性能好的催化碳烟燃烧催化剂。
[0017]所述滴定沉淀装置包括罐体，所述罐体底部设有执行端延伸至所述罐体内的搅拌部件，所述罐体顶部设有碱液盒，所述碱液盒顶部设有顶盖；
[0018]所述碱液盒内壁底部线性阵列设有多个底部贯穿所述碱液盒的滴定盒，所述滴定盒顶部设有罩板，所述滴定盒底部设有漏液口，所述滴定盒内壁且位于所述漏液口内设有第一密封凸起，所述滴定盒内铰接翻转板，所述翻转板靠近所述第一密封凸起的一侧底部设有第二密封凸起，所述翻转板远离所述第二密封凸起一侧的底部通过薄膜连接漏液口远离所述第一密封凸起的一侧，所述滴定盒内且位于所述翻转板远离所述第二密封凸起一侧设有用于拉动翻转板的弹力拉动部件，所述翻转板侧壁对称设有挡水板，所述挡水板侧壁穿设有第一进液口，所述滴定盒侧壁穿设有与所述第一进液口位置对应的第二进液口，所述挡水板侧壁设有浮力阻液部件，所述罩板顶部设有执行端延伸至所述罩板的拨板部件，所述拨板部件用于拨动翻转板。在本优选的实施例中，通过滴定沉淀装置便于碱液定量滴入金属盐溶液，且耗能低。
[0019]所述搅拌部件包括设于所述罐体底部的定位盒，设于所述定位盒内的电机，设于
所述电机执行端且延伸至所述罐体内的轴杆，以及设于所述轴杆外壁且位于所述罐体内的多个搅拌叶片。在本优选的实施例中，通过搅拌部件便于碱液与金属盐溶液的均匀混合。
[0020]所述弹力拉动部件包括设于所述滴定盒内壁的定位板，以及一端连接所述定位板侧壁、另一端连接所述翻转板外壁的拉力弹簧。在本优选的实施例中，通过弹力拉动部件便于拉动翻转板。
[0021]所述浮力阻液部件包括设于所述挡水板外壁的漏液盒，穿设于所述漏液盒且与所述第一进液口位置对应的贯穿孔，以及设于所述漏液盒内的浮块。在本优选的实施例中，通过浮力阻液部件便于控本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种铈锰碳烟颗粒物催化剂的制备方法，其特征在于,包括以下步骤：步骤一、盐溶液的配制，按照化学计量比称取对应的稀土铈前驱体以及过渡金属锰前驱体并用去离子水溶解，以得到盐溶液一；步骤二、沉淀剂的配制，配制碱溶液作为沉淀剂，以得到沉淀剂一；步骤三、制备沉淀物，将盐溶液一以及沉淀剂一均加入滴定沉淀装置(10)，将沉淀剂一逐滴滴加到盐溶液一中，控制滴定完成后的最终pH值为八到九，以得到沉淀物一；步骤四、沉淀物的后处理，将沉淀物一放入水浴锅中进行陈化，并在陈化后进行抽滤、炒干以及焙烧，焙烧完成后得到铈锰催化剂成品。2.根据权利要求1所述的一种铈锰碳烟颗粒物催化剂的制备方法，其特征在于，步骤一中稀土铈前驱体以及过渡金属锰前驱体中铈元素和锰元素的摩尔分数相加为一，所述稀土铈前驱体为硝酸铈铵、硝酸铈中的一种或多种，所述过渡金属锰前驱体为醋酸锰、硝酸锰中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的一种铈锰碳烟颗粒物催化剂的制备方法，其特征在于，步骤二中碱溶液为碳酸铵溶液、氨水、氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液中的至少一种，碱溶液的浓度为三摩尔每升。4.根据权利要求1所述的一种铈锰碳烟颗粒物催化剂的制备方法，其特征在于，步骤三中滴定温度为三十至九十摄氏度。5.根据权利要求1所述的一种铈锰碳烟颗粒物催化剂的制备方法，其特征在于，步骤四中陈化的条件为时间二至八小时，温度为六十至一百摄氏度，炒干的条件为时间六至二十四小时，温度为七十至一百二十摄氏度，焙烧的条件为时间四至六小时，温度为四百五十至六百摄氏度。6.根据权利要求1所述的一种铈锰碳烟颗粒物催化剂的制备方法，其特征在于，所述滴定沉淀装置(10)包括罐体(11)，所述罐体(11)底部设有执行端延伸至所述罐体(11)内的搅拌部件(12)，所述罐体(11)顶部设有碱液盒(111)，所述碱液盒(111)顶部设有顶盖(112)；所述碱液盒(111)内壁底部线性阵列设有多个底部贯穿所述碱液盒(111)的滴定盒(113)，所述滴定盒(113)顶部设有罩板(114)，所述滴定盒(113)底部设有漏液口(1131)，所述滴定盒(113)内壁且位于所述漏液口(1131)内设有第一密封凸起(1132)，所述滴定盒(113)内铰接翻转板(13)，所述翻转板(13...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱艺，李红梅，兰丽，陈山虎，刘星语，虎悠，苏翠梅，段锐，
申请(专利权)人：玉溪师范学院，
类型：发明
国别省市：
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