本发明专利技术涉及一种同时消除碳烟颗粒和氮氧化物的催化剂及其制备和应用方法。该催化剂以ＭｎＭｇＡｌＯ水滑石基复合氧化物催化剂为基础，辅助活性成分为钾。该催化剂以恒定ｐＨ值共沉淀法制得，先制得混合碱溶液和混合盐溶液，然后并流滴加，并通过调节滴速来控制沉淀的ｐＨ值为９～１０，通过调整钾的负载量制得的催化剂。以模拟柴油车尾气为反应气氛，在柴油车排气的温度范围内，能够快速燃烧碳烟颗粒，同时除掉ＮＯｘ的体积量达２７％。本发明专利技术的优点在于制备原料廉价，制备工艺简单，催化效果良好。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于柴油车尾气催化剂的
，特别涉及一种同时消除柴油车尾气中碳烟颗粒和氮氧化物的水滑石基催化剂及其制备方法。
技术介绍
与汽油车相比，柴油车具有良好的动力、经济性和耐久性等优点，所以近年来得到了广泛的应用。但是，柴油燃料在燃烧的过程中产生了大量的氮氧化物和碳烟颗粒，造成了极大的环境污染。由于两种污染物的消除不能单纯地通过发动机的改进而实现，所以需要开发同时消除两种污染物的催化后处理技术。目前，贵金属、分子筛、钙钛矿、尖晶石等多种催化剂被用于此反应，但是均存在一个普遍的问题N0x的消除效率太低，部分催化剂消除N0x的效率仅有10 20%。根据这种不足，本专利技术提供了一种同时消除碳烟颗粒和氮氧化物的催化剂及其制备和应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供了一种同时消除碳烟颗粒和氮氧化物的催化剂及其制备和应用，所述的水滑石基复合氧化物催化剂，其制备方法过程简单，用于同时消除碳烟颗粒和氮氧化物的效果好。 本专利技术是通过下述技术方案加以实现的，一种同时消除碳烟颗粒和氮氧化物的催化剂，其特征在于该催化剂以MnMgAlO水滑石基复合氧化物为基础，辅助活性成分为钾，其钾的负载量为MnMgAlO复合氧化物质量的1. 5 10%。 上述催化剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤 1).以醋酸锰、硝酸镁和硝酸铝为原料，按照三种物质之间的摩尔比为1.5 : 1.5 : l进行配料，配制100ml中含有锰离子、镁离子和铝离子为lM的混合盐溶液A;另外，以氢氧化钠和碳酸钠为原料配制100ml混合碱溶液B，并使混合碱溶液中含有为2. 0M， : 为16 ; 2).将步骤1中制备的混合盐溶液A和混合碱溶液B按等体积量同时逐滴加入空烧杯中，并进行机械搅拌；所得的沉淀液在温度为50 7(TC水浴下搅拌老化2 4小时，然后过滤，用去离子水洗涤至滤液的比电导率低于5X 10—3S/m以下为止。得到的滤饼在50 7(TC水浴干燥10 12小时，再在90 12(TC干燥10 12小时，得到前驱体；前驱体在马弗炉中以l(TC /min升温速率升温到80(TC焙烧4小时，得到MnMgAlO水滑石基复合氧化物材料； 3).按0. 003 0. 023M的硝酸钾溶液的体积量与MnMgAlO粉末的质量比例为1L/8g，将MnMgAlO粉末加入硝酸钾溶液中，边加入边搅拌制得浆液，再将浆液在12(TC烘箱中干燥12小时，在马弗炉中以l(TC /min升温速率升温到80(TC焙烧2小时，得到含有钾的MnMgAlO水滑石基复合氧化物催化剂。 以上述的含有钾的MnMgAlO水滑石基复合氧化物催化剂，用于同时消除碳烟颗粒3和NOx的方法，其特征在于包含以下过程 1.将含钾的MnMgAlO水滑石基复合氧化物催化剂与碳烟颗粒(Printex-UDegussa)按照质量比为20 : 1充分混合后，得到催化剂与碳烟的混合物。取8mg混合物在N0x气氛中，其中NOx气氛的组成为750卯m N0、10vo1. %02、其余为^，气体流速100ml/min，空速为750， OOOh—、当温度在300 40(TC进行加热时，混合物中的碳烟颗粒得以燃烧。 2.将含钾的MnMgAlO水滑石基复合氧化物催化剂与碳烟的混合物，取0. 3g填充在内径为gmm的连续流动石英管式固定床反应器上，通入N0x气氛，其中N0x气氛的组成为750卯m N0、10vo1. % 02、其余为N2，气体流速为240ml/min，空速为48， OOOh—、在100 70(TC加热过程中，除掉N0x的体积量达27% 。本专利技术的优点在于采用廉价的金属盐为原料，催化剂的生产成本低；另外，采用共沉淀法制备，工艺简单，反应过程容易控制，容易实现工业化生产。本专利技术所得的催化剂在模拟柴油车尾气排放的N0x气氛中能够将N0x的消除效率达27%，而且碳烟颗粒能够在300 40(TC得以完全燃烧，同时达到了将柴油车尾气中碳烟颗粒和N0x消除的目的。 说明书附图 附图说明图1为采用本专利技术实施例一、实施例二、实施例三、实施例四所制得的不同含钾量的催化剂及对比实施例采用的MnMgAlO混合氧化物催化剂，用热重_差热方法模拟在N0x气氛下消除碳烟颗粒的曲线图。具体实施例方式实施例一 1. 5wt. % K负载的MnMgAlO催化剂的制备 1).称取9. 191g醋酸锰、9.615g硝酸镁和9. 378g硝酸铝，用100ml去离子水溶解，得到混合盐溶液；另外，称取8g氢氧化钠和1. 325g无水碳酸钠，用100ml去离子水溶解，得到混合碱溶液； 2).将等体积的混合盐液和碱液各100ml同时逐滴加入空烧杯中，并进行机械搅拌，搅拌过程中通过调节两者的滴定速度控制沉淀的pH值为9 10 ;所得的沉淀液在50°C水浴下搅拌老化2小时，然后抽滤，用去离子水洗涤至滤液的比电导率低于5 X 10—3S/m以下为止。得到的滤饼在5(TC水浴干燥10小时，再在9(TC烘箱中干燥10小时，得到前驱体；前驱体在马弗炉中以10°C /min升温至80(TC焙烧4小时，得到MnMgAlO水滑石基复合氧化物材料； 3).称取0. 155g硝酸钾，用450ml去离子水溶解。边搅拌边在硝酸钾的溶液中加入4克MnMgA10粉末，然后将桨液在12(TC烘箱中干燥12小时，在马弗炉中以l(TC /min升温速率升温到80(TC焙烧2小时，得到催化剂，标记为1. 5% K/MnMgA10。 实施例二 4. 5wt. % K负载的MnMgAlO催化剂的制备 1).与实施例一中混合碱液和混合盐液的制备过程相同； 2).将混合盐液和碱液同时逐滴加入空烧杯中，并进行机械搅拌，搅拌过程中通过调节两者的滴定速度控制沉淀的pH值为9 10 ;所得的沉淀液在55t:水浴下搅拌老化2. 5小时，然后抽滤，用去离子水洗涤至滤液的比电导率低于5X10—S/m以下为止。得到的滤饼在55t:水浴干燥10. 5小时，再在IO(TC烘箱中干燥10. 5小时，得到前驱体；前驱体在马弗炉中以10°C /min升温至80(TC焙烧4小时，得到MnMgAlO水滑石基复合氧化物材料； 3).称取0. 466g硝酸钾，用450ml去离子水溶解。边搅拌边在硝酸钾的溶液中加入4克MnMgA10粉末，然后将桨液在12(TC烘箱中干燥12小时，在马弗炉中以10°C /min升温速率升温到80(TC焙烧2小时，得到催化剂，标记为4. 5% K/MnMgA10。 实施例三7. 5% wt. % K负载的MnMgAlO催化剂的制备 1).与实施例一中混合碱液和混合盐液的制备过程相同； 2).将混合盐液和碱液同时逐滴加入空烧杯中，并进行机械搅拌，搅拌过程中通过调节两者的滴定速度控制沉淀的pH值为9 10 ;所得的沉淀液在6(TC水浴下搅拌老化3小时，然后抽滤，用去离子水洗涤至滤液的比电导率低于5X10—S/m以下为止。得到的滤饼在6(TC水浴干燥11小时，再在ll(TC烘箱中干燥11小时，得到前驱体；前驱体在马弗炉中以10°C /min升温至80(TC焙烧4小时，得到MnMgAlO水滑石基复合氧化物材料； 3).称取0. 777g硝酸钾，用450ml去离子水溶解。边搅拌边在硝酸钾的溶液中加入4克MnMgA10粉末本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种同时消除碳烟颗粒和氮氧化物的催化剂，其特征在于：该催化剂以ＭｎＭｇＡｌＯ水滑石基复合氧化物为基础，辅助活性成分为钾，其钾的负载量为ＭｎＭｇＡｌＯ复合氧化物质量的１．５～１０％。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：孟明，李倩，查宇清，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]
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