一种铜钾双金属铈基碳烟脱除催化剂及制备方法技术

本发明专利技术公开了属于尾气催化剂的技术领域，特别涉及用于柴油车尾气碳烟选择性氧化脱除的一种铜钾双金属铈基碳烟脱除催化剂及其制备方法。其特点是以低成本的可溶性铜盐、钾盐及铈盐为原料，采用氧化共沉淀法制备催化剂载体，利用等体积共浸渍手段同时负载双金属盐，调整不同的Ｃｕ、Ｋ、Ｃｅ质量百分比，制得Ｃｕ↓［ｘ］Ｋ↓［ｙ］／ＣｅＯ↓［２］催化剂，以模拟柴油车尾气为反应气氛，能够将碳烟的燃烧温度由５５０℃左右降低到４００℃以下，基本上满足了现代柴油车排气的温度要求，而且大大加快了碳烟颗粒物的燃烧速度，使颗粒物捕集器能够迅速再生。并且该催化剂体系具有较为优越的抗硫中毒能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于柴油车尾气催化剂的
，特别涉及以氧化铈为载体的用于 柴油车尾气碳烟选择性氧化脱除的一种铜钾双金属碳烟脱除催化剂及其制备方法。
技术介绍
柴油机与汽油机相比具有高的燃油经济性、较长的发动机寿命以及较低的保 养要求，近二十年来备受市场青睐。碳烟颗粒以及氮氧化物是柴油车尾气的主要 污染物，其中碳烟颗粒可被吸入人体致癌，造成极大的危害。颗粒物捕集器是目 前被广泛应用的柴油车尾气净化装置，如何去除所捕集的碳烟颗粒物，是其关键 技术之一。 一种有效的再生方式是利用涂覆在蜂窝孔道表面的催化剂对碳烟颗粒物进行催化燃烧，将其起燃温度降低到正常排气温度范围内(1S0 400。C)。因 此，开发具有低温活性、热稳定性和抗硫中毒的碳烟氧化脱除催化剂，对于推进 颗粒物捕集器实现商业化具有重要的意义。影响催化再生的关键因素包括催化剂本身的氧化还原特性、催化剂与颗粒物 的接触能力、催化剂的耐水、耐热能力以及抗硫中毒等性能。过渡金属具有良好 的氧化性，而低熔点的碱金属具有优良的接触性，因此过渡金属/碱金属双金属氧 化物成为近年研究的一类新型催化剂。例如有文献(Journal of Catalysis, 241 (2006) 456-464)报道，在CU2。8KL。7/Zr02催化剂的作用下，在催化剂与碳烟松散接触条 件下，碳烟在空气气氛中达到最高燃烧速度时的温度(rm)约为432。C;而催化 剂与碳烟紧密接触时，rm为405°C。再如，CuK/Al203催化剂(Catalysis Communications, 8 (2007) 1755-1758)在与碳烟松散接触条件下，能够将碳烟在 NO+02气氛中的4降低为368°C，并且这种催化剂具有一定的抗硫中毒性能， 300°C在lOOppm和lOOOppm的S02气氛中处理后，T^分别上升为395和503。C。-铈基复合氧化物能够提供晶格氧作为活性氧种来氧化碳烟，并利用储放氧特性从 空气中补充氧；当与碱金属K等同时作用时，还会具有一定的协同增效作用，近年来成为新型催化剂载体的研究热点。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供用于柴油车尾气碳烟选择性氧化脱除的一种铜钾双金 属铈基碳烟脱除催化剂及其制备方法。所述铜钾双金属铈基复合氧化物催化剂的通式为CU;cK/Ce02。其中，x,_y为相对于氧化铈载体的质量百分比x以CuO计， 含量范围为l~5wt%;少以K计，含量范围为l~10wt%。所述铜钾双金属铈基复合氧化物催化剂采用等体积共浸渍法制备，其步骤是1) 将可溶性铈盐溶于水，滴入氨水和双氧水(氨水和双氧水的体积比为4: 1)的混合溶液中，滴加完毕的混合溶液保持pH值大于10。搅拌均匀，静置过夜后过滤，得到的沉淀物在空气气氛中100 120。C干燥10 15小时，450 600。C 煅烧2 4小时，研细，得到Ce02载体粉末；2) 取一定量步骤l得到的Ce02粉末，测定其吸水率，以载体表面刚好被完 全润湿为准。然后根据质量换算出其最大吸附水溶液的体积，将铜和钾的可溶性盐按照ooyce02式中要求的化学计量比混合，溶于计算量的水中，使其正好被Ce02粉末完全吸收。搅拌均匀，在100 110°C干燥10 15小时，再于450 600。C煅烧2 4小时，炉冷后取出研细，得到一种碳烟低温选择性氧化脱除催化剂cvgyceo2。所述铈盐为硝酸亚铈Ce(N03)3*6H20、硝酸铈铵Ce(NH4)2(N03V2H20、硫酸 铈Ce(S04)2*4H20或氯化亚铈CeCl3*7H20。所述铜盐为硝酸铜Cu(N03)2*6H20 、硫酸铜CuS04*5H20或氯化铜 CuCl2*2H20。所述钾盐为硝酸钾KN03、氢氧化钾KOH、碳酸钾K2C03或氯化钾KC1。 本专利技术的有益效果是采用廉价的非贵金属盐为原料，催化剂生产成本低； 采用氧化共沉淀法、等体积共浸渍法等较为简单的催化剂制备工艺，反应过程容 易控制，容易实现工业化生产；制得的催化剂O^K乂Ce02能将颗粒物捕集器上收 集的碳烟燃烧为C02的温度大幅度降低。在该催化剂存在下，以模拟柴油车尾气为燃烧气氛，能将碳烟的燃烧温度由550。C左右降低到380。C以下，基本上在柴油车尾气的排气温度范围内，满足了现代柴油车排气的温度要求；而且大大加快 了碳烟颗粒物的燃烧速度，能够使颗粒物捕集器能够迅速再生。该催化剂在经过 500ppmSO2/空气气氛在400°C处理2小时后仍具有较高活性，能够在420°C以下 将碳烟颗粒催化燃烧，说明该催化剂具有较高的抗硫中毒能力。 附图说明图1为实施例1和2中CU2K5/Ce02、 Cii5K2/Ce02催化剂的碳烟程序升温fc 化曲线。图2为实施例3中硫中毒处理后的Cu2K5/Ce02、 015&2幻602催化剂的碳烟程序升温氧化曲线。具体实施方式本专利技术为一种铜钾双金属铈基碳烟脱除催化剂及其制备方法。所述铜钾双金 属铈基碳烟脱除催化剂为铜钾双金属铈基复合氧化物催化剂，其通式为 CiOVCe02，其中；<;=1 5% (以CuO计)，_y=l 10% (以K计)，为相对于氧化铈 载体的质量百分比。所述铜钾双金属铈基碳烟脱除催化剂采用氧化共沉淀以及等体积共浸渍方法制备，其步骤是1) 将可溶性铈盐溶于水中，滴入氨水和双氧水(氨水和双氧水的体积比为4:1)的混合溶液中，保持滴加完毕的混合溶液pH值大于10。搅拌均匀，静置过 夜后过滤，得到的沉淀物在空气气氛中100 120。C干燥10 15小时，450 600。C 煅烧2 4小时，研细，得到Ce02载体粉末；2) 取一定量步骤l得到的Ce02粉末，测定其吸水率，以载体表面刚好被完 全润湿为准。然后根据质量换算出其最大吸附水溶液的体积，将铜和钾的可溶性 盐按照Cu,K/Ce02式中要求的化学计量比混合，溶于计算量的水中，使其正好被 Ce02粉末完全吸收。搅拌均匀，在100 110°C干燥10 15小时，再于450 600°C 煅烧2 4小时，炉冷后取出研细，得到一种碳烟低温选择性氧化脱除催化剂 Cu工KyCe02。所述铈盐为硝酸亚铈Ce(N03)3'6H20、硝酸铈铵Ce(NH4)2(N03)6*2H20、硫酸 铈Ce(S04)2*4H20或氯化亚铈CeCl3'7H20。所述铜盐为硝酸铜Cu(N03)2，6H20 、硫酸铜CuS04*5H20或氯化铜 CuCl2'2H20，所述钾盐为硝酸钾KN03、氢氧化钾KOH、碳酸钾K2C03或氯化钾KC1。下面例举实施例对本专利技术予以说明。实施例1在200ml的烧杯中加入3.19g硝酸铈铵以及30ml水，搅拌至溶解完全，滴 入氨水和双氧水(体积比约为4: 1)的混合稀释溶液中，保持滴加完毕的混合溶 液pH值大于lO，搅拌均匀，静置过夜后过滤，得到的沉淀在空气气氛中110°C 干燥12小时，500。C煅烧3小时，研细，得到Ce02载体粉末；测得该Ce02粉 末的吸水率约为0.27ml/g;将5.15g硝酸钾及3.00g硝酸铜依次溶于10ml水中， 取0.27ml逐滴加入lgCe02粉末中，搅拌均匀，在110。C干燥12小时，再于500°C 煅烧3小时，炉冷后取出研细，得到的催化剂标记为Cu2K5/Ce02。该催化剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铜钾双金属铈基碳烟脱除催化剂，其特征在于，所述铜钾双金属铈基复合氧化物催化剂的通式为Ｃｕ↓［ｘ］Ｋ↓［ｙ］／ＣｅＯ↓［２］，其中，ｘ，ｙ为相对于氧化铈载体的质量百分比：ｘ以ＣｕＯ计，含量范围为１～５ｗｔ％；ｙ以Ｋ计，含量范围为１～１０ｗｔ％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴晓东，李佳，翁端，林繁，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11[]