【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及柴油车尾气净化，具体涉及一种钾负载的核-壳尖晶石催化剂及其制备方法与应用。
技术介绍
1、柴油发动机由于燃油效率高、运行成本低、耐用性好等优点，已广泛应用于重型卡车、客车、船舶领域，其在机动车市场中所占的份额在稳步增长。然而，柴油发动机尾气中的碳烟颗粒物不仅会降低空气质量污染环境，还会危害人类的身体健康。在众多的柴油车尾气污染的后处理技术中，颗粒捕集器与催化剂相结合的后处理技术是最具竞争力的。
2、该技术需要攻坚的核心难题是高活性、高稳定性以及经济性好的催化剂的开发。作为一种热催化氧化反应，碳烟燃烧深受催化剂本征活性的影响。目前用于催化碳烟燃烧消除的催化剂主要有贵金属、过渡金属氧化物和尖晶石等。然而，由于贵金属催化剂的高成本和天然稀缺性，限制了其更广泛的应用。锰氧化物作为一种储量丰富的过渡金属氧化物，具有价格低廉、环境友好等优点，但其结构稳定性较差。锰基尖晶石在电催化、光催化领域均收到了广泛研究，然而，单一的锰基尖晶石比表面积较小，与碳烟颗粒物的接触效率较低且活性也较低，故其对碳烟颗粒的催化燃烧性能并不优越。常见的尖晶石的改性方法有刻蚀和负载，这些方法普遍存在制备方法复杂，操作步骤多等不足之处。如何弥补现有技术中催化剂的不足，并提供一种能够有效去除柴油发动机尾气中碳烟颗粒物的催化剂是急需解决的问题。为此，本专利技术提供一种钾负载的核-壳尖晶石催化剂及其制备方法与应用。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种钾负载的核-壳尖晶石催化剂及其制备方法与应用，有效
2、本专利技术的第一个目的是提供一种钾负载的核-壳尖晶石催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3、s1，将锰盐与另一种可溶性过渡金属盐与结构导向剂溶于去离子水中，混匀，于120～180℃水热反应6～8h，得到尖晶石前驱体，洗净，干燥，并于450～700℃静态空气中焙烧3～8h，得到尖晶石；
4、s2，将s1中的尖晶石于酸溶液与钾盐的混合液中反应4～6h，干燥后，于300～500℃静态空气中焙烧2～4h，得到钾负载的核-壳尖晶石催化剂。
5、优选的，s1中，所述可溶性过渡金属为镍盐、钴盐、铜盐或铁盐。
6、优选的，所述可溶性过渡金属的盐、锰盐、结构导向剂与去离子水的用量比为：1～5mmol：2～10mmol：10～80mmol：30～90ml。
7、优选的，s1中，所述结构导向剂为六亚甲基四胺、尿素或氟化铵。
8、优选的，s2中，所述酸溶液为浓度为0.1～1mol/l的醋酸、硝酸或柠檬酸。
9、优选的，s2中，所述钾盐为碳酸钾、醋酸钾、硝酸钾或柠檬酸钾。
10、优选的，s2中，所述尖晶石、酸溶液与钾盐的用量比为1～2g：5ml：0.13～0.55g。
11、优选的，s2中，所述钾负载的核-壳尖晶石催化剂中，钾的负载量占尖晶石质量的5％～20％。
12、本专利技术的第二个目的是提供一种上述制备方法制备得到的钾负载的核-壳尖晶石催化剂。
13、本专利技术的第三个目的是提供一种上述钾负载的核-壳尖晶石催化剂在去除柴油车尾气碳烟颗粒物中的应用。
14、与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
15、本专利技术提供的一种钾负载的核-壳尖晶石催化剂及其制备方法与应用，本专利技术首先采用水热法合成了尖晶石前驱体，经焙烧后得到尖晶石，将所述尖晶石于酸溶液与钾盐的混合液中进行酸刻蚀，同时将无定型钾锚定于尖晶石上。尖晶石的核壳结构与钾的修饰均有利于提高复合氧化物催化剂的活性，本专利技术在酸刻蚀的同时锚定钾获得了更高活性的钾负载的核-壳尖晶石催化剂。在应用时，本专利技术制备得到的催化剂在模拟柴油车尾气排放的氮氧化物气氛中，将碳烟颗粒物的催化燃烧温度降低至300～400℃，对碳烟颗粒物的消除效果较好，达到了将柴油车尾气中碳烟颗粒消除的目的，其催化活性远高于单一的尖晶石催化剂。将本专利技术的钾负载的核-壳尖晶石催化剂与碳烟颗粒以松散接触的方式混合，并将混合物转移至微型固定床反应器中进行活性评价，当温度在300～400℃区间时，混合物中的碳烟颗粒可以得到完全催化燃烧。
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1.一种钾负载的核-壳尖晶石催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S1中，所述可溶性过渡金属盐为镍盐、钴盐、铜盐或铁盐。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述可溶性过渡金属盐、锰盐、结构导向剂与去离子水的用量比为：1～5mmol：2～10mmol：10～80mmol：30～90mL。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S1中，所述结构导向剂为六亚甲基四胺、尿素或氟化铵。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S2中，所述酸溶液为浓度为0.1～1mol/L的醋酸、硝酸或柠檬酸。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S2中，所述钾盐为碳酸钾、醋酸钾、硝酸钾或柠檬酸钾。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S2中，所述尖晶石、酸溶液与钾盐的用量比为1～2g：5mL：0.13～0.55g。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S2中，所述钾负载的核-壳尖晶石催化剂中，钾负载量占尖晶石质量的
9.一种根据权利要求1所述的制备方法制备得到的钾负载的核-壳尖晶石催化剂。
10.一种权利要求9所述的钾负载的核-壳尖晶石催化剂在去除柴油车尾气碳烟颗粒物中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种钾负载的核-壳尖晶石催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，s1中，所述可溶性过渡金属盐为镍盐、钴盐、铜盐或铁盐。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述可溶性过渡金属盐、锰盐、结构导向剂与去离子水的用量比为：1～5mmol：2～10mmol：10～80mmol：30～90ml。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，s1中，所述结构导向剂为六亚甲基四胺、尿素或氟化铵。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，s2中，所述酸溶液为浓度为0.1～1mol/l的醋酸...
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