【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及催化剂制备，尤其涉及一种具有核壳结构的碱土金属吸附剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、近年来，随着经济的快速发展，我国机动车保有量持续增加，然而因燃料燃烧引起的环境污染问题也日益引起人们的重视。机动车尾气给大气环境造成了严重破坏，其中以nox最为突出，脱氮已成为世界范围内一个非常重要的研究课题。柴油车冷启动阶段排放的nox贡献率占80%以上，是柴油车尾气nox排放治理的难点和重点，随着国六排放法规的深入以及国七超低排放法规的临近，推进冷启动阶段nox减排已成当务之急。nh3-scr系统中尿素的分解温度在180 ℃以上；另一方面，目前所使用的scr催化剂高效温度窗口往往在200 ℃以上，因此对于低排气温度情况下nox的处理成为一个难题。为了解决低温冷启动阶段nox的排放问题，pna技术（passive nox adsorption）顺势而生。该技术在较低温度下可以高效地吸附nox，并在高温时将nox脱附出来。目前，pnas被认为是最有前景的解决低温冷启动nox排放问题的技术。
2、目前针对机动车低温冷启动阶段氮氧化物的处理还在研发阶段，主要研究以氮氧化物选择性吸附还原材料（pnas）为主，是一类能够高效吸附和还原氮氧化物的材料。它们通过在低温下吸附氮氧化物，然后在适当的温度条件下将吸附的氮氧化物释放出来，释放的氮氧化物经过后段scr吸附剂被还原为无害的氮气和水，从而达到净化的效果。
3、利用pnas处理机动车低温冷启动阶段的氮氧化物，主要有以下几个问题：
4、1.目前pnas主要
5、2.贵金属氧化物分子筛对氮氧化物吸附量较低，无法满足实际需要；
6、3.使用碱土金属作为吸附材料时，存在水蒸气竞争吸附的影响，大大降低碱土金属吸附剂对氮氧化物吸附量。
7、因此，亟需一种低成本、高吸收率的氮氧化物选择性吸附还原材料，用于吸收机动车低温冷启动阶段排放的氮氧化物。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种具有核壳结构的碱土金属吸附剂，成本低、对于氮氧化物的吸收率高。
2、所述碱土金属吸附剂具有核壳结构，以碱土金属分子筛吸附剂为核，以ymxsio2为壳；
3、所述碱土金属分子筛吸附剂包括分子筛和负载在分子筛上的碱土金属元素；
4、所述ymxsio2为金属助剂m掺杂改性的二氧化硅材料，所述金属助剂m包括la、sm、nd、pr中至少一种；
5、所述ymxsio2中y与x的比值表示金属助剂m和sio2的质量比，其中y：x=0.01~0.1：1；
6、所述碱土金属吸附剂的壳层厚度20nm ~100 nm。
7、优选地，所述碱土金属元素包括mg、ca、sr、ba中至少一种。
8、优选地，所述分子筛的结构为mfi、cha、bea、aei、lta以及fau中至少一种。
9、优选地，所述分子筛包括硅元素和铝元素，硅元素和铝元素的摩尔比为6～15。
10、优选地，所述碱土金属吸附剂的壳层厚度优选50nm。
11、本专利技术还提供一种具有核壳结构的碱土金属吸附剂制备方法，用于上述任一项所述的一种具有核壳结构的碱土金属吸附剂的制备，包括如下步骤：
12、制备碱土金属分子筛吸附剂；
13、制备具有核壳结构的碱土金属吸附剂：将所述碱土金属分子筛吸附剂研磨后添加至表面活性剂和分散溶剂的溶液中，超声分散，得到混合溶液a；
14、将壳层氧化物前驱体、助剂前驱体加入去离子水中，壳层氧化物前驱体与助剂前驱体的质量比为0.01~0.08:1，搅拌溶解并超声分散，得到混合液b；
15、将所述混合液b与所述混合液a混合，壳层氧化物前驱体中硅与碱土金属分子筛吸附剂中分子筛的质量比为0.032～0.207：1，并持续搅拌，得到混合液c；
16、在搅拌状态下调节混合液c的ph为8~10，得到混合液d；
17、将所述混合液d在40~90℃水浴中持续搅拌3~10h后，过滤、洗涤、干燥，在300℃~600℃下焙烧3h~6h，获得所述具有核壳结构的碱土金属吸附剂。
18、优选地，所述制备碱土金属分子筛吸附剂的步骤如下：
19、将可溶性碱土金属活性组分前驱体溶解完全后加入分子筛，进行超声处理，在60℃～120℃的温度下搅拌3h～8h，进行离子交换反应；
20、所述离子交换反应结束后，进行过滤、洗涤、干燥处理，干燥结束后在300℃～600℃下焙烧3h～6h，得到所述碱土金属分子筛吸附剂。
21、优选地，制备碱土金属分子筛吸附剂时，碱土金属活性组分前驱体中的碱土金属元素与分子筛的质量比为0.01～0.1：1。
22、优选地，所述将可溶性碱土金属活性组分前驱体溶解完全后加入分子筛载体，进行超声处理，优选在95℃下进行搅拌。
23、本专利技术还提供上述任一种具有核壳结构的碱土金属吸附剂或上述任一种具有核壳结构的碱土金属吸附剂制备方法制得的核壳结构碱土金属吸附剂在吸附氮氧化物中的应用。
24、本专利技术实施例具有以下技术效果：
25、1.本专利技术中提供的具有核壳结构的碱土金属吸附剂，以碱土金属分子筛吸附剂为核，将碱土金属负载在分子筛上，对于氮氧化物具有优异的吸附性能，极大提升了机动车低温冷启动阶段产生氮氧化物的吸附率，更好的满足实际需要。
26、2.本专利技术中的具有核壳结构的碱土金属吸附剂，以碱土金属分子筛吸附剂为核的基础上，以ymxsio2为壳，能够有效阻挡水蒸气进入内核，克服了碱土金属吸附剂在有水情况下失活的弊端，具有优异的抗水蒸气竞争吸附性，有效提高吸附材料吸附氮氧化物的性能，金属助剂m有效提升壳层的水热稳定性。
27、3.核壳结构的内核部分为碱土金属分子筛吸附剂，相比于传统氮氧化物吸附材料（pd/ssz-13），碱土金属分子筛吸附剂以廉价的碱土金属为活性组分，无需添加贵金属，大大降低了吸附材料的成本。
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1.一种具有核壳结构的碱土金属吸附剂，其特征在于：所述碱土金属吸附剂具有核壳结构，以碱土金属分子筛吸附剂为核，以yMxSiO2为壳；
2.根据权利要求1所述的一种具有核壳结构的碱土金属吸附剂，其特征在于：所述碱土金属元素包括Mg、Ca、Sr、Ba中至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种具有核壳结构的碱土金属吸附剂，其特征在于：所述分子筛的结构为MFI、CHA、BEA、AEI、LTA以及FAU中至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种具有核壳结构的碱土金属吸附剂，其特征在于：所述分子筛包括硅元素和铝元素，硅元素和铝元素的摩尔比为6～15。
5.根据权利要求1所述的一种具有核壳结构的碱土金属吸附剂，其特征在于：所述碱土金属吸附剂的壳层厚度为50nm。
6.一种具有核壳结构的碱土金属吸附剂制备方法，其特征在于：用于权利要求1-5任一项所述的一种具有核壳结构的碱土金属吸附剂的制备，包括如下步骤：
7.根据权利要求6所述的一种具有核壳结构的碱土金属吸附剂制备方法，其特征在于：所述制备碱土金属分子筛吸附剂的步骤如下：<...
【技术特征摘要】
1.一种具有核壳结构的碱土金属吸附剂，其特征在于：所述碱土金属吸附剂具有核壳结构，以碱土金属分子筛吸附剂为核，以ymxsio2为壳；
2.根据权利要求1所述的一种具有核壳结构的碱土金属吸附剂，其特征在于：所述碱土金属元素包括mg、ca、sr、ba中至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种具有核壳结构的碱土金属吸附剂，其特征在于：所述分子筛的结构为mfi、cha、bea、aei、lta以及fau中至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种具有核壳结构的碱土金属吸附剂，其特征在于：所述分子筛包括硅元素和铝元素，硅元素和铝元素的摩尔比为6～15。
5.根据权利要求1所述的一种具有核壳结构的碱土金属吸附剂，其特征在于：所述碱土金属吸附剂的壳层厚度为50nm。
6.一种具有核壳结构的碱土金属吸附剂制备方法，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：李振国，刘亚涛，李凯祥，邵元凯，杨正军，颜燕，任晓宁，吴撼明，周冰洁，董安琪，刘习，吕诚，
申请(专利权)人：中汽研汽车检验中心天津有限公司，
类型：发明
国别省市：
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