本发明专利技术涉及一种纳米二氧化铈负载型氮氧化物储存还原催化剂在净化稀燃尾气中的应用。该催化剂以二氧化铈纳米立方体为载体，通过浸渍法的方法，将氮氧化物储存组分钡、贵金属组分铂负载于二氧化铈上。其特征在于该催化剂由负载在二氧化铈纳米立方体上的贵金属铂和储存组分钡构成，铂的含量按金属元素重量换算计是0.05～1.0％，以金属铂或铂的氧化物形成存在，钡的含量按金属元素重量换算计是5～20％，以氧化钡或碳酸钡的形式存在。本发明专利技术制备的催化剂在空速高达360,000h-1、200～400℃范围内显示了优异的NOx净化性能：在稀燃60秒，浓燃5秒的条件下NOx平均转化率达97％以上，最高转化效率达98％以上。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术应用于环境催化净化
，涉及一种用于稀燃发动机排气后处理技术 的氮氧化物储存还原催化剂。
技术介绍
随着石油资源的日益匮乏与全球气候变暖态势的加剧，稀燃发动机(柴油机和稀 燃汽油机)因其较高的燃油经济性和较低的温室气体排放量受到了广泛关注，然而尾气中 大量氮氧化物(NOx)不仅能引发光化学烟雾、酸雨等突出环境问题，同时对人类的健康具 有严重危害。因此，如何有效去除稀燃发动机尾气中NOx成为当今环境催化的研究热点。大 量的研究表明，氨选择性催化还原(NH3-SCR)、碳氢化合物选择性催化还原(HC-SCR)和NOx 储存还原(NSR)是最有望实际应用于稀燃发动机NOx净化的技术方案。其中，NOx储存还 原技术因不需要附加还原剂储存与喷射装置，无需布建还原剂添加站，在稀燃发动机尾气 处理中显示了较大的优势。典型的NSR催化剂组成包括贵金属(Pt、Rh, Pd)，碱金属或碱土金属，以及大比表 面的载体(通常为氧化铝)(专利JP^00492、JP2003M5550)。当前以Pt/Ba/Al为主流研 究和应用体系，其在稀燃尾气NOx净化中的作用可分为以下几步在稀燃即富氧条件下，NO 在Pt的作用下被氧化为NO2,由催化剂上碱性组分以硝酸盐的形式储存下来；当发动机周 期性的调整到浓燃条件下(贫氧)，Ν0χ被释放出来，与尾气中共存的还原组分H2、C0、HC等 反应转化为队。NSR技术通过与颗粒物捕集技术成功整合后，已在日本轻型柴油车上示范 应用，并大力向欧洲推行该技术的实施。NOx储存还原是一涉及NO氧化、NOx储存、释放、还原的串联反应，只有同时具备以 上的优异性能，才能实现对NOx的高效净化，这对NSR催化剂各组成单元的设计、整合与匹 配提出了更高的要求。在NSR催化剂中，载体的性能如比表面积、孔容通过影响与调变贵金 属与碱性组分的分散程度，从而影响NSR催化剂的性能；同时载体在NOx吸附过程中起到重 要作用。二氧化铈(CeO2)基材料已广泛应用于催化制氢及其纯化、三效催化剂以及其它催 化过禾呈(Esch F,Fabris S,Zhou L,Montini T,Africh C,Fornasiero P,Comelli G,Rosei R，Science，2005，309，752)。研究表明，CeO2粒子的尺寸、形貌、局域结构能明显影响氧化 铺基材料的催化性能(Zhou K, Wang X，Sun X，Peng Q, Li Y, J. Catal. 2005，299，206)；近 些年来，材料合成尤其是纳米材料可控合成技术的兴起，使得在纳米尺度上精确控制合成 材料的尺寸与形貌成为可能(Bell Α. Τ, Science, 2003, 299,1688 ；Xia Y. N, Yang P. D，Sun Y. G, Wu Y, MarersB, Gates B, Yin Y. D, Kim F, Yan H. Q, Adv. Mater. 2003，15，353)，由此 开启了高性能材料/催化剂设计的新途径。
技术实现思路
基于上述思路，本专利技术提供了一种以二氧化铈纳米立方体为载体的Pt/Ba/CeA储存还原催化剂，该催化剂以二氧化铈纳米立方体为载体，以浸渍法对碱性组分、贵金属进行 组装，为NO氧化、储存、还原功能单元的构筑提供尺寸可控的高活性晶面；同时利用该金属 氧化物优异的氧化还原性能，对贵金属组分良好的分散与锚定效应，以提升各功能单元的 性能，设计性能优异的NOx储存还原催化剂。本专利技术的催化剂是一种用来净化稀燃发动机尾气NOx的催化剂，其特征在于该催 化剂由负载在( 纳米立方体上的贵金属钼和碱性组分钡构成，钼的含量按金属元素重量 换算计是0. 05 1. Owt. %，以金属钼或钼的氧化物形成存在，钡的含量按金属元素重量换 算计是5 20wt. %，以氧化钡或碳酸钡的形式存在。本专利技术中催化剂的制备方法为浸渍法，其主要步骤为以二氧化铈纳米立方体为载体，将一定量的可溶性钡盐配制成水溶液，浸渍于载 体上，经减压旋转蒸发除去水分，烘干过夜，于空气气氛中焙烧3 他制得Ba/Ce02复合氧 化物；将一定量的可溶性钼盐配制成水溶液，浸渍到上述制备的Ba/CeA上，经减压旋转 蒸发，烘干过夜，于空气气氛中焙烧3 他即制得Pt/Ba/CeA催化剂。所述的制备方法，其特征在于所述的载体二氧化铈材料的形貌为纳米立方体；可溶性钡盐是硝酸钡或氯化钡或乙酸钡中的至少一种，其浓度为0. 01 lmol/L ；可溶性钼盐为硝酸钼或氯化钼或氯钼酸或氯钼酸铵或氯钼酸钾中的至少一种，其 浓度为 0. 001 0. 2mol/L ；所述的制备方法，以减压旋转蒸发的方式在30 90°C下除去水分；所述的制备方法，烘干温度为60 120°C ；所述的制备方法，焙烧温度为500 1000°C。本专利技术制备的催化剂在空速高达360，OOOtT1，200 400°C范围均内显示了优异的 NOx净化性能在稀燃停留时间为60秒，浓燃5秒的条件下对NOx的平均转化率达97%以 上，最高转化效率达98%以上，表现出优异的高空速特性与高活性。该方法制得的催化剂也可以根据实际需要进行制浆，涂覆在陶瓷或金属蜂窝载体 上，制备成整体催化剂进行使用。具体实施例方式为了更加清晰地说明本专利技术，列举以下实施例，但其对本专利技术的范围无任何限制。催化剂制备实例实施例1 称取 0. 6 克 Ba(CH3COO)2,配制 0. lmol/L 的 Ba (CH3COO) 2 溶液，将 5g 二 氧化铈纳米立方体加入到上述溶液中，浸渍池，在30 90°C下减压旋转蒸发，将水分蒸干， 将得到的样品在120°C下干燥过夜，经马弗炉于500°C空气中焙烧4h，得到Ba/CeA样品；称取0. 029克PtCl4,配制0. 07mol/L的PtCl4溶液，将上述制备的Ba/Ce02样品 加入到PtCl4溶液中，浸渍池，其它操作与Ba/Ce02样品制备相同，得催化剂1，研碎过筛，取 40 60目备用。实施例2 称取 2. 1 克 Ba (CH3COO) 2，配制 0. 35mol/L 的 Ba (CH3COO) 2 溶液，将 5g 二 氧化铈纳米立方体加入到上述溶液中，浸渍池，在30 90°C下减压旋转蒸发，将水分蒸干，将得到的样品在120°C下干燥过夜，经马弗炉于500°C空气中焙烧4h，得到Ba/CeA样品；称取0. 029克PtCl4,配制0. 07mol/L的PtCl4溶液，将上述制备的Ba/Ce02样品 加入到PtCl4溶液中，浸渍池，其它操作与Ba/CeA样品制备相同，得催化剂2，研碎过筛，取 40 60目备用。催化活性测试实例实施例3 用实施例1制备的催化剂1在微型固定床反应器上进行NOx储存还原 实验。催化剂的使用量为lOOmg，反应混合气的组成为稀燃 = 500ppm, = 8%, N2平衡，停留时间为67s ；浓燃 = 500ppm, = 0· 5%，停留时间为33s。反应空速 为360，OOOr1,实验温度为200 400°C，在每个温度点，执行20个稀燃-浓燃动态循环，求 取其平均值以考察NSR催化剂对NOx的去除效果，结果如表1所示。表1.不同温度下Pt本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种纳米二氧化铈负载型氮氧化物储存还原催化剂在净化稀燃尾气中的应用，其特征在于该氮氧化物储存还原催化剂是将钡盐和铂盐通过浸渍法负载于载体二氧化铈上得到，其中载体为二氧化铈纳米立方体，铂的含量按金属元素重量换算计是０．０５～１．０ｗｔ．％，以金属铂或铂的氧化物形成存在，钡的含量按金属元素重量换算计是５～２０ｗｔ．％，以氧化钡或碳酸钡的形式存在。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：贺泓，余运波，王晓英，王少莘，
申请(专利权)人：中国科学院生态环境研究中心，
类型：发明
国别省市：11
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