【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于催化剂领域，具体涉及一种钙钛矿催化剂及其制备方法。
技术介绍
1、碳烟颗粒是柴油在高温、低氧条件下不充分燃烧形成的，是造成雾霾、温室效应和生态环境恶化的重要原因。因此，减少烟尘排放迫在眉睫。柴油颗粒捕集器(dpf)是捕捉碳烟最有效的技术，但必须适时对dpf进行再生，以防止碳烟沉积在dpf孔中导致排气背压升高，影响柴油发动机的正常运行。碳烟颗粒可在600℃以上的外部热量作用下通过燃烧清除，但为了在较低的排气温度(150-400℃)下清除碳烟，需要在dpf表面涂覆催化剂，以降低碳烟氧化反应所需的活化能。
2、贵金属催化剂因其出色的氧化还原能力而被广泛开发，但昂贵的价格和较差的热稳定性限制了其实际应用，因此设计高效的非贵金属催化剂来加速碳烟氧化是一项挑战。迄今为止，已设计出多种催化剂作为低成本的替代品，如金属氧化物、过氧化物、尖晶石和莫来石。其中，钙钛矿因其良好的氧化还原能力和热稳定性而成为最有前途的候选催化剂。
3、碱金属或碱土元素通常用于提高钙钛矿催化剂的烟尘氧化催化活性。使用碱土金属改性催化剂主要体现在改善催化剂的氧化还原特性上。有多篇论文报道，碱金属由于具有高流动性，可增强催化剂与碳烟之间的接触，从而提高催化剂的催化性能。通常碱金属是在合成过程中以掺杂剂的方式引入结构或者在合成钙钛矿催化剂后在其表面负载，但是对于这种在合成过程中碱金属以络合剂的方式引入钙钛矿催化剂中的方式未见报道。此外，一些学者还研究了碱金属作为改性剂对催化剂吸附氮氧化物的强度和氮氧化物转化为二氧化氮过程的影响。此外，不同
4、目前尚没有人报道，在钙钛矿催化剂的合成过程中，采用络合剂的方式将碱金属引入的方法。例如：us20070105715a1公开了一种适用于捕集柴油发动机排气中存在的颗粒物(pm)的柴油颗粒过滤器(dpf)的催化剂的制备方法，这种新型催化剂采用钙钛矿型复合氧化物作为活性组分，能够在柴油发动机排放的尾气中促进颗粒物(pm)的氧化。它在200至450摄氏度的温度区间表现出对氮氧化物(no)的吸附特性。此外，这款催化剂能在没有使用贵金属的情况下，促使颗粒物在较低温度下燃烧，有助于减少柴油发动机排放物的有害影响。
5、cn101683616 a公开了一种新型的柴油发动机尾气碳烟净化催化剂的制备方法，采用了包含稀土金属、过渡金属和碱性金属元素作为催化剂的活性组分。这种催化剂具有大孔结构，并且形成了钙钛矿型、类钙钛矿型或尖晶石型的复合金属氧化物。催化剂的活性表面积得到了有效利用，降低了碳烟颗粒物的燃烧温度，从而提高了净化效果。
6、尽管上述催化剂均能够催化氧化碳烟颗粒，但是开发一种低成本和兼具良好的催化活性和热稳定性的催化剂还是存在很大的挑战。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术中的缺点，提供一种钙钛矿催化剂及其制备方法。
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
3、一种钙钛矿催化剂的制备方法，包括下述步骤：
4、(1)在螯合剂的去离子水溶液中加入金属离子；所述的金属离子为镧金属离子和过渡金属离子的混合物；之后加入柠檬酸搅拌至澄清的溶液；
5、(2)向步骤(1)所制备的混合液中逐渐加入氨水溶液，调节ph值；
6、(3)将步骤(2)得到的混合液蒸发掉水分后进行高温焙烧得到钙钛矿催化剂。
7、所述的柠檬酸与金属离子的摩尔比为x，1≤x≤1.2；
8、所述的过渡金属盐为六水合硝酸钴、九水合硝酸铝、六水合硝酸锰、三水合硝酸铜中的一种。
9、所述的螯合剂为乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二钠、或者乙二胺四乙酸二钾中的至少一种；优选为乙二胺四乙酸二钠。
10、所述的螯合剂与金属离子的摩尔比为y，0≤y≤0.5；优选的，所述的螯合剂与金属离子的摩尔比为1:10。
11、所述的金属离子和过渡金属离子的摩尔比为1：1。
12、步骤(2)中ph值为6.5-7.5。
13、步骤(3)中高温焙烧的条件为中为300-400℃下煅烧1-2小时，600-800℃下煅烧5-6时；优选为：350℃下煅烧1-2小时，700℃下煅烧5-6小时。
14、本专利技术还包括一种所述的制备方法得到的钙钛矿催化剂。
15、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
16、本专利技术提供一种在柴油机尾气排温范围内能够在较低的温度下氧化尾气中的soot(碳烟)的催化剂。主要是通过调控络合剂的种类和含量，实现no转化为吸附型的no2，从而高效氧化碳烟。在nox的辅助下，在催化剂表面形成的吸附型的no2碳烟的氧化具有促进作用。通过本专利技术方法所制得的催化剂氧化碳烟的活性甚至比贵金属的活性都强。而且该催化剂具有优秀的抗水抗硫性能以及循环稳定性，这说明该催化剂能在复杂工况下稳定工作。而且合成方法易于操作，过程简单，具有很大的实际应用的潜力。
17、本专利技术能够实现低温下加速碳烟的催化燃烧，在水蒸气和二氧化硫都存在的复杂工况下活性基本保持不变。本专利技术方法操作简单，未使用贵金属，其催化剂的制作成本很低；添加含有碱金属的络合剂后会影响到镧基钙钛矿催化剂的晶格氧的流动性以及催化剂表面吸附的氮氧化物的中间体的种类以及转化过程；该催化剂首先能有效将no转化为单齿亚硝酸盐，然后进一步被转化为吸附型的no2，从而更加高效地氧化碳烟，这种添加含有碱金属的络合剂的简单方法调节了催化剂的氧化还原能力和吸附在表面的nox种类。
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1.一种钙钛矿催化剂的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
2.根据权利要求1所述的钙钛矿催化剂的制备方法，其特征在于，所述的过渡金属盐为六水合硝酸钴、九水合硝酸铝、六水合硝酸锰、三水合硝酸铜中的一种。
3.根据权利要求1所述的钙钛矿催化剂的制备方法，其特征在于，所述的螯合剂为乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二钠、或者乙二胺四乙酸二钾中的至少一种；优选为乙二胺四乙酸二钠。
4.根据权利要求1所述的钙钛矿催化剂的制备方法，其特征在于，所述的螯合剂与金属离子的摩尔比为y，0≤y≤0.5。
5.根据权利要求1所述的钙钛矿催化剂的制备方法，其特征在于，所述的柠檬酸与金属离子的摩尔比为x，1≤x≤1.2。
6.根据权利要求1所述的钙钛矿催化剂的制备方法，其特征在于，所述的金属离子和过渡金属离子的摩尔比为1：1。
7.根据权利要求1所述的钙钛矿催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中pH值为6.5-7.5。
8.根据权利要求1所述的钙钛矿催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(3)中高温焙烧的条件为中为300-400
9.一种权利要求1-8任一项所述的制备方法得到的钙钛矿催化剂。
...【技术特征摘要】
1.一种钙钛矿催化剂的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
2.根据权利要求1所述的钙钛矿催化剂的制备方法，其特征在于，所述的过渡金属盐为六水合硝酸钴、九水合硝酸铝、六水合硝酸锰、三水合硝酸铜中的一种。
3.根据权利要求1所述的钙钛矿催化剂的制备方法，其特征在于，所述的螯合剂为乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二钠、或者乙二胺四乙酸二钾中的至少一种；优选为乙二胺四乙酸二钠。
4.根据权利要求1所述的钙钛矿催化剂的制备方法，其特征在于，所述的螯合剂与金属离子的摩尔比为y，0≤y≤0.5。
5.根据权利要求1所述的钙钛矿催化剂的制备方法，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘庆岭，王新月，王云翀，王凯欣，王延华，魏烈浩，刘彩霞，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：
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