本发明专利技术公开了一种BaFeO3-x与Cu-ZSM-5耦合催化剂及应用。该耦合催化剂在反应器内由BaFeO3-x与Cu-ZSM-5按质量比2:1分层混合，其中BaFeO3-x在上层，Cu-ZSM-5在下层。该耦合催化剂消除汽车尾气中氮氧化物过程：在温度为200～400?C，以空速为15000h-1向反应器通入含有NO，O2，N2的混合气体进行NOx氧化储存，之后以相同温度和空速向反应器通入含有NO，C3H6的混合气体进行NOx还原，并且重复循环“NOx氧化储存-还原”过程。该耦合催化剂来源丰富，成本低，采用C3H6作还原剂，消除汽车尾气中的氮氧化物的效率高，N2选择性接近100%。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种BaFeCVx与Cu_ZSM_5耦合催化剂及应用，属于汽车尾气净化领域中的氮氧化物消除技术。
技术介绍
汽车尾气污染物中的氮氧化物带来的环境问题日趋严重，同时极大的危害着人们的身体健康，氮氧化物的有效消除迫在眉睫。稀燃发动机可以提高燃烧效率和输出功率，还能有效减少温室气体CO2的排放量，成为汽车发动机发展的主流方向。然而，当稀燃发动机运行时，由于空燃比远远偏离理论空燃比，导致尾气中O2大量 过剩，使得氮氧化物(N0X，&括NO和NO2)的消除成为制约稀燃发动机应用的主要难题。由日本丰田汽车公司首先提出的稀燃氮氧化物阱(LNT)技术已经在低硫含量燃料的稀燃发动机车中得到实际应用，该技术常用含贵金属Pt的Pt/Ba0/Al203催化剂，虽然其活性较好，但价格昂贵，活性组分易流失，抗硫性能不好。BaFeCVx钙钛矿催化剂具有较好的NOx储存性能和抗硫性能，而Cu_ZSM_5具有较好的NO还原性能。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种BaFeCVx与Cu_ZSM_5耦合催化剂及应用，该耦合催化剂不含贵金属，价格低廉，用于氧化储存还原氮氧化物，产物中N2选择性高。本专利技术是通过下述技术方案加以实现的，一种BaFeCVx与Cu_ZSM_5耦合催化剂，BaFeCVx结构式中x小于等于0，大于等于O. 5，其特征在于，该耦合催化剂在反应器内由BaFeCVx催化剂与Cu_ZSM_5催化剂按质量比2:1分层混合而成，其中BaFe03_x催化剂在上层，Cu-ZSM-5催化剂在下层。上述的BaFe03_x与Cu_ZSM_5耦合催化剂的应用，用于消除汽车尾气中的氮氧化物，其特征在于包括以下过程(1)对于装填有粒径为40-60目的BaFeCVx与Cu_ZSM_5耦合催化剂的反应器，在温度为200° C，250° C，300° C，350° C和400° C下，以质量空速为150001Γ1向反应器通入含有NOx成分的混合气体进行氧化储存氮氧化物，所述的混合气体成分体积含量=NOx为500ppm ；02为6. 7% ;其余为N2载气，进行氧化储存2min ；(2)在与步骤(I)氧化储存过程相同的温度和质量空速下，向反应器通入含有NOx成分的混合气体进行还原氮氧化物,所述的混合气体成分体积含量N0X为500ppm ；C3H6为IOOOppm ;其余为N2载气,进行还原Imin ；(3)循环步骤(I)的氧化储存过程和步骤(2)的还原过程，循环10次，NOxR化率达89. 1%，N2的选择性达100%ο本专利技术的优点在于，BaFeCVx与Cu_ZSM_5耦合催化剂原料为非贵金属且来源丰富，成本低，以储存还原的形式消除汽车尾气中的氮氧化物，采用C3H6作还原剂对NOx消除效率高，N2选择性接近100%。附图说明图1-5为实施例1 BaFe03_x与Cu-ZSM-5耦合催化剂分别在温度200° C，250° C，300° C，350° C，400° C 下的 NSR 曲线。图6为实施例1 BaFe03_x与Cu-ZSM-5耦合催化剂分别在温度200° C，250° C，300° C，350° C，400° C下的N2选择性比较图。具体实施例方式实施例1BaFeCVx制备以EDTA-CA作为络合剂，按照EDTA(乙二胺四乙酸)=CA(柠檬酸)Metals=1:1. 5 :1，采用溶胶凝胶法制备BaFe03_x钙钛 矿催化剂。根据样品质量和各金属元素的化学计量比计算，需要称取5. 410g Ba (NO3) 2,8. 363g Fe (NO3) 3 · 9H20，13. 050g柠檬酸和12.099g乙二胺四乙酸试剂，称取后置于300mL去离子水中，进行30min超声处理。然后用氨水将溶液PH调至6，80° C下水浴加热搅拌至形成溶胶。将所制得的凝胶在120° C下进行干燥，烘干后的前驱体在750°C焙烧6h。焙烧后的样品经压片过筛后得到4(Γ60目大小的催化剂颗粒。将此催化剂记为BaFeCVx催化剂。Cu-ZSM-5 制备配制 400mL 浓度为 12mmol/L 的 Cu (NO3) 2 溶液，投入 6gHZSM_5 中，超声振荡lOmin，用氨水将溶液pH值调至5，在40°(温度下磁力搅拌2411。真空抽滤，用2L去离子水洗涤抽滤，滤饼于100° C温度下干燥过夜，重复过程三次，最后所得滤饼在500° C焙烧5h。将催化剂粉末压片过筛得到40-60目大小的颗粒用于NSR性能研究。 BaFe03_x与Cu_ZSM_5耦合催化剂的应用。该催化剂用于NOx氧化储存还原性能测试，其方法为Cu-ZSM-5用量为O. 2g，BaFe03_x用量为O. 4g，分层混合，BaFeO3^x置于上层，Cu-ZSM-5置于下层。混合后的样品在内径为4_的不锈钢管固定床反应器中反应。模拟气体组成为①氧化储存条件=NOx为500 ppm, O2为6. 7 %，N2作载气，质量空速为1500( '②还原条件NOx为500 ppm, C3H6为1000 ppm，N2作载气，质量空速为MOOOh'在温度200° C，250° C，300° C，350° C 和 400° C 下进行“Ν0Χ 储存 2min_ 还原 Imin”循环，循环 10 次。在温度 200° C，250° C，300° C，350° C和 400° C 下，NOx转化率分别为 26. 7%, 55. 7%, 89. 3%, 97. 5%,61. 6%，N2选择性都很高，接近100%ο对比例IBaFeCVx钙钛矿催化剂的应用。按照实施例1方法对该催化剂进行NOx氧化储存-还原性能测试，在温度200° C，250° C，300° C，350° C和400° C下，NOx的转化率分别为18. 2%，31. 2%, 75. 6%, 92. 4%, 35. 7%。对比例2Cu-ZSM-5催化剂的应用。按照实施例1方法对该催化剂进行NOx储存-还原性能测试，在温度 200° C，250° C，300° C，350° C 和 400° C 下，NOx 的转化率分别为 10. 9%, 24. 3%, 44. 9%,61. 4%, 51. 1%。为了更好的说明本专利技术提供的BaFeCVx与Cu_ZSM_5耦合催化剂在储存_还原消除氮氧化物方面的优良性能，现将本专利技术的实施例与对比例中NOx在各个温度下的转化率列于表I中。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种BaFeO3?x与Cu?ZSM?5耦合催化剂，BaFeO3?x结构式中x小于等于0，大于等于0.5，其特征在于，该耦合催化剂在反应器内由BaFeO3?x催化剂与Cu?ZSM?5催化剂按质量比2:1分层混合而成，其中BaFeO3?x催化剂在上层，Cu?ZSM?5催化剂在下层。
【技术特征摘要】
1.一种BaFe03_x与Cu_ZSM_5耦合催化剂，BaFeO3^x结构式中x小于等于0，大于等于O.5，其特征在于，该耦合催化剂在反应器内由BaFeCVx催化剂与Cu_ZSM_5催化剂按质量比.2:1分层混合而成，其中BaFeCVx催化剂在上层，Cu_ZSM_5催化剂在下层。2.一种按权利要求1所述的BaFeCVx与Cu_ZSM_5耦合催化剂的应用，用于消除汽车尾气中的氮氧化物，其特征在于包括以下过程(1)对于装填有粒径为40-60目的BaFeCVx与Cu_ZSM_5耦合催化剂的反应器，在温度为200° C，250° C，300° C，350° C和4...
【专利技术属性】
技术研发人员：李新刚，李锋丽，吕姣龙，贤晖，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：
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