本发明专利技术公开了一种纳米量子点级柴油车燃料添加型催化剂及其制备方法和应用，步骤为：将三价铈金属盐或者是三价铈和三价铁金属盐混合物加入醇醚中，配成阳离子总浓度为0.001~0.04mol/L的溶液；采用两段升温法对上述溶液进行加热反应，首先升温至100℃，冷凝回流至溶液混合均匀，然后升温至160~200℃，反应至溶液变色即得铈氧化物催化剂或铈铁复合氧化物催化剂。本发明专利技术无需调节pH，反应在常温常压下进行，反应简单，可通过温度进行控制，操作方便，所得的催化剂形貌可达100%，产率高，可大规模地应用于柴油工程机械、柴油卡车、柴油客车柴油城市公交车等工具上。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种柴油车催化剂及其制备方法和应用，具体涉及一种用于颗粒物捕 集器再生并将部分氮氧化物还原的柴油车燃料添加型催化剂及其制备方法和应用，属于柴 油车颗粒物捕集器再生及催化剂
技术介绍
柴油发动机以良好的动力性、经济性和可靠性得到广泛应用。PM和NOx是柴油机 排放的两大污染物。现阶段实现PM排放控制的主要手段是在排气管中安装壁流式DPF(柴 油颗粒过滤器)。DPF通过扩散、沉积和撞击收集废气中的微粒达到去除的目的。但是由于 PM在DPF上的不断沉积使其背压不断升高，必须适时地清除促使其再生。利用与PM紧密接 触的催化剂可以较好地提高DPF的再生性能。直接在燃油中添加FBC、周期性地向发动机气 缸或排气管喷加FBC，是一种产生PM与催化剂紧密接触的有效方式，可解决涂覆催化剂与 PM接触不够紧密的问题。在DPF催化再生的同时，FBC还能促使NOx还原为氮气，减少NOx 的排放。FBC最常用的成分是铈和铁等金属(复合)氧化物，但是有关相关的合成方法却鲜 见 艮道(T. Campenon, P. ffouters, G. Blanchard, P. Macaudiere, T. Seguelong, SAE Tech. Paper, p. 2004-01-0071 )。氧化铈(CeO2)是三效催化剂中不可或缺的成分，其主要 作用是(1 )通过氧化态( 和还原态Ce2O3之间的变换，实现了氧的储存与释放；(2 )分 散贵金属；(3 )对氧化铝载体起稳定作用。早在九十年代末，CeO2就被应用于DPF催化再 生。实践证明( 基FBC可以限制DPF再生放热的峰值，可从本质上防止DPF因长期温度 过高而导致的机械故障，延长DPF的寿命。在( 中掺杂!^e作为促进剂，能改善碳烟燃烧 的动力学，特别是降低了添加量。将催化剂合成至量子点级能显著提高催化剂与碳烟的接 触性能。文献中虽然作了许多工作，但是存在合成的颗粒较大，或方法复杂，或前驱体价格 高，或不能工业化生产等缺点。与本专利技术相关的合成方法利用一缩二乙二醇和金属盐(醋酸盐、醇盐和卤化物)制 备了 CeO2 和 Fe2O3 的纳米粒子(C. Peldmann, Adv. Funct. Mater. 2003，13: 101)，粒径 在30 nm以上，没有制备铈铁复合氧化物。与本专利技术相关的合成方法利用二缩三乙二醇和乙 酰丙酮铁(Fe (acac)3)制备了纯!^e3O4 的纳米粒子(W. Cai, J. Wan, J. Colloid Interface Sci. 2007，305: 366)，没有制备铈氧化物和铈铁复合氧化物纳米粒子。与本专利技术相关的 合成方法利用聚乙二醇和硝酸铈制备了纯CeO2纳米粒子(N. Uekawa, M. Ueta, Y. Wu, K. Kakegawa, Chem. Lett. 2002:邪4)，粒径在7 9 nm，没有制备铈铁复合氧化物纳米粒子。
技术实现思路
本专利技术针对以上不足，提供了一种纳米量子点级柴油车燃料添加型催化剂及其制 备方法，该方法不仅适用于纯Ce氧化物FBC的制备，还适用于Ce-Fe复合氧化物FBC的制3备。本方法操作简单，原料易得，所得的催化剂粒径在5 nm以下，收率高，稳定性强，在密闭 的条件下，室温放置数月而不会出现沉淀。本专利技术还提供了本纳米量子点级燃油催化剂的应用，将催化剂用于油箱、发动机 或排气管中，可消除柴油车尾气污染，促进颗粒物PM (particulate matter)燃烧，使颗粒 物捕集器(diesel particulate filter, DPF)再生，减少颗粒物的排放，并能将部分氮氧 化物(NOx)还原为氮气(约10% )。本专利技术是通过以下措施实现的一种纳米量子点级燃油催化剂的制备方法，其特征是包括以下步骤(1)将三价铈金属盐或者是三价铈和三价铁金属盐混合物加入醇醚中，配成阳离子总 浓度为0. 00Γ0. 04 mol/L的溶液；(2)采用两段升温法对上述溶液进行加热反应，首先升温至100°C，冷凝回流至溶液 混合均勻，然后升温至16(T200 °C，反应至溶液变色即得铈氧化物催化剂或铈铁复合氧化 物催化剂。上述制备方法中，所述三价铈金属盐为硝酸铈、醋酸铈或氯化铈；所述三价铁金属 盐为硝酸铁、醋酸铁、氯化铁或乙酰丙酮铁。进一步的，所用金属盐优选以下情况步骤(1)中，三价铈金属盐配成溶液时，所 用三价铈金属盐中带有结晶水，三价铈金属盐和三价铁金属盐共同配成溶液时，三价铈金 属盐和三价铁金属盐中的至少一种带有结晶水。上述制备方法中，所述醇醚为一缩二乙二醇或二缩三乙二醇。上述制备方法中，所得铈铁复合氧化物催化剂中，Fe/(Ce+Fe)的原子比在广30 % 之间。上述制备方法中，步骤(2)中，当溶液中仅含铈离子时，反应液由无色变为淡黄色 时得铈氧化物催化剂，当溶液中同时含有铈离子和铁离子时，反应液由淡黄色变为黄褐色 时得铈铁复合氧化物催化剂。上述制备方法中，所得催化剂的粒径在5 nm以下。上述制备方法中，两段升温法时，在100 °C时保温反应30 min时间，然后在 160 200 °C下冷凝回流30 90 min。本纳米量子点级燃油催化剂可添加至油箱、发动机或排气管中，用于消除柴油车 尾气污染、促进颗粒物PM燃烧及DPF再生，并将部分氮氧化物还原为氮气。本专利技术的制备方法，利用了金属盐和醇醚的互溶性，通过金属盐的沉淀和热分解 获得纳米粒子。由于纳米粒子被有机溶剂包裹和保护，它们形核后不易聚集和长大，因此 可得到稳定的纳米粒子胶体溶液。反应过程中醇醚同时作为溶剂、稳定剂、还原剂和保护 剂，未加其它的稳定剂、还原剂和保护剂，且反应过程中加入的原料中还可能带入水，水亦 能和金属盐、醇醚互溶，还可以调节反应产物的生成量及粒径，使产物的产率有所提高。本 专利技术采用两段升温法进行加热反应，开始在100°c保温一定时间是为了让无机金属盐、醇醚 溶剂和可能存在的水充分溶解均勻，从而使后续生成的粒子粒径不至于过大，继续加热到 16(T20(TC是为了让金属盐沉淀、分解和还原。在此过程中，可观测到溶液由无色(Ce)变为 淡黄色或由淡黄色(Ce-Fe )变为黄褐色，说明产物生成。本专利技术有如下优点(1)反应以金属盐作为前躯体，原料选择性较多，且原料易得。(2)利用醇醚同时作为稳定剂、还原剂和保护剂，使用普通器皿和常规合成设备， 无需调节PH，反应在常温常压下进行，反应简单，可通过温度进行控制，操作方便。(3)所得的金属氧化物纳米量子点催化剂形貌可达100 %，产率高。(4)所得的催化剂粒径小于5 nm，可用碱(如氨水)、醇(如乙醇)和水沉淀下来，比 表面积高达303 m2/g,并能再次分散到有机溶剂和水中，因此可以将催化剂沉淀下来进行 运输保存，在使用时再进行分散即可，使用方便。(5)本量子点级催化剂可大规模地应用于柴油工程机械、柴油卡车、柴油客车、柴 油轻型车、柴油轿车、柴油城市公交车等，具有广泛的推广和应用价值。附图说明图1为本专利技术实施图2为本专利技术实施图3为本专利技术实施图4为本专利技术实施图5为本专利技术实施图6为本专利技术实施图7为本专利技术实施Jl所得催化剂的XRD谱图。 J 1所得催化剂的HR-TEM照片。 本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种纳米量子点级柴油车燃料添加型催化剂的制备方法，其特征是包括以下步骤：（１）将三价铈金属盐或者是三价铈和三价铁金属盐混合物加入醇醚中，配成阳离子总浓度为０．００１～０．０４ ｍｏｌ／Ｌ的溶液；（２）采用两段升温法对上述溶液进行加热反应，首先升温至１００ ℃，冷凝回流至溶液混合均匀，然后升温至１６０～２００℃，反应至溶液变色即得铈氧化物催化剂或铈铁复合氧化物催化剂。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张昭良，杨曦，辛颖，蒋品，王仲鹏，李倩，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：88
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