净化贫燃发动机尾气的铈锆钡铜氧化物催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种提高贫燃发动机尾气中烃类化合物（ＨＣ）处理效果，对一氧化碳（ＣＯ）和氮氧化物（ＮＯ）也同时具有净化处理效果的三效催化剂及其制备方法，该催化剂含有铈、锆、钡和铜的氧化物，铈、锆、钡和铜的氧化物的摩尔比为２～１５∶５～４０∶１∶０．５～１．５。将水溶性铈盐、锆盐和钡盐形成水溶液组合物，滴加到沉淀剂水溶液，固体物在烘干后，研磨，在５００～８００℃下焙烧，得到铈锆钡氧化物，浸渍铜盐水溶液，干燥后，５００～６５０℃下焙烧得到催化剂。能降低ＨＣ催化氧化温度，具有较好的抗高温老化性能，可用于贫燃发动机的排气系统以消除ＨＣ、ＣＯ和ＮＯ对环境的污染。

Cerium zirconium zirconium copper oxide catalyst for purifying exhaust gas of lean burn engine and preparation method thereof

The invention discloses a method for enhancing the lean burn engine exhaust hydrocarbons (HC) in the treatment effect of carbon monoxide (CO) and nitrogen oxides (NO) also has three effect catalyst and its preparation method of purifying treatment effect, the catalyst containing cerium oxide, zirconium, barium and copper, zirconium, cerium, molar ratio barium and copper oxide is 2 to 15: 5 to 40: 1: 0.5 - 1.5. The water soluble cerium salt, zirconium salt and barium salt aqueous solution composition, adding precipitant solution, the solid after drying, grinding, roasting at 500 to 800 DEG C, obtain cerium zirconium barium oxide, copper salt solution immersion, after drying, 500 to 650 DEG C roasting to obtain catalyst. It can reduce the catalytic oxidation temperature of HC and has better resistance to high temperature aging. It can be used in the exhaust system of lean burn engines to eliminate the environmental pollution caused by HC, CO and NO.

【技术实现步骤摘要】
涉及领域 本专利技术涉及机动车尾气的净化处理技术，具体是净化处理贫燃发动机尾气中烃类 化合物、一氧化碳和氮氧化物的三效催化剂及其制备方法。
技术介绍
随着机动车数量的迅速增加，排放到大气中的烃类化合物(HC)、一氧化碳(CO)和 氮氧化物(N0x，其中N0占90X以上)日益增加，给人类的生产生活带来的影响也越来越大。 为了减少污染，各国都制定相关的标准、法律来限制机动车尾气的排放。欧洲已经由欧I到 了欧V，我国在2007年实施了国III的排放标准。为了缓解全球性的能源危机，节能型贫燃 发动机的开发与应用日趋发展。贫燃发动机排放出的尾气中HC和CO将会减少，而NO将会 增加。现在，如何高效消除HC， C0和NO的问题，受到国内外的高度重视，开发新型的三效催 化剂成为目前的热点课题。 在汽车尾气中HC和CO是通过氧化反应转化的，而NO是通过还原反应去除掉的。 节能型贫燃发动机中通入的02是过量的。在这种情况下，要同时高效消除HC， C0和N0是 存在较大困难的。 新一代三效催化剂研制的关键问题是拓宽催化剂的三效窗口 。 Ce02能够发生独特的、可逆的氧化还原反应2Ce02^Ce203+l/202,而表现出强大的储存和释放氧的功能，并且向Ce02中添加Zr，Y，Ba等可以提高Ce(^的热稳定性。因此，近年来普遍利用Ce-Zr固 溶体作载体，负载Pd，Pt，Rh等贵金属研制新型三效催化剂。但贵金属资源匮乏，价格昂贵， 使用贵金属明显提高了催化剂的价格。另外催化剂中的贵金属回收比较困难。因此现在的 催化剂研究者都致力于低贵金属型的研究。 中国专利公开说明书CN101024182A公开一种铜铈碳烟脱除催化剂及其制备方 法，以可溶性铈盐和铜盐为原料，柠檬酸为络合剂，少量聚乙二醇为增稠剂，采用溶胶_凝 胶法制得通式为CuxCei—x02—x(x = 0 . 03 0. 2)催化剂，在该催化剂存在下，可将模拟柴油车 富氧燃烧的尾气中的CO基本脱除，碳烟的燃烧温度降低到320 420°C ，该技术方案中铜的 含量较低，催化活性低，未提及对HC、 N0具有处理效果。 CN101239313A公开的汽车尾气净化催化剂Cu0-Ce02-Al203，以模拟柴油车尾气为 反应气氛，能够脱除碳烟中的C0，在一定程度上还原N0，并将燃烧温度降低到接近400°C 。 该技术方案的燃烧温度仍较高，对HC、N0的处理效果也不理想。 CN101474553A公开的三效催化剂含有铈、锆和铜的氧化物，可以明显降低N0、 HC、 CO的转化温度，具有三效的催化净化效果，对CO的脱除温度是200°C以上，NO的脱除温度 300 35(TC，但是300 35(TC对HC的脱除效果只达到60 70% ，仍有必要进一步提高 HC的脱除效果。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提高贫燃发动机尾气中烃类化合物(HC)处理效果，对一氧化碳(CO)和氮氧化物(NO)也同时具有净化处理效果的三效催化剂及其制备方法。 本专利技术催化剂含有铈、锆、钡和铜的氧化物，铈、锆、钡和铜的氧化物的摩尔比为2 15 : 5 40 : i : o. 5 i. 5。 本专利技术中，铈的氧化物包括Ce203、 Ce02以及Ce203、 Ce02之间的氧化物相或Ce203、 Ce02的组合物，锆的氧化物包括Zr02，钡的氧化物包括BaO，铜的氧化物包括Cu20、 CuO以及 Cu20、 CuO之间的氧化物相或Cu20、 CuO的组合物。 本专利技术中，铈、锆、钡和铜的氧化物的摩尔比优选的是4.5 10 : 10 28 : 1 : 0. 8 1. 3，更优选是5. 5 7. 0 : 22 28 : 1 : 0.8 1.3。上述催化剂的一种制备方法包括以下步骤 A.按所述摩尔比将水溶性铈盐、锆盐和钡盐形成水溶液组合物；B.在30 40°C ，搅拌下，上述水溶液组合物滴加到浓度为0. 1 0. 5mol/L的沉淀剂水溶液，该沉淀剂的摩尔数是铈盐、锆盐和钡盐的摩尔数总和的1. 5 3倍，该沉淀剂是NH3、 NH4HC03或(NH4)2C03，或者其中两种或三种的组合物； C.过滤后的固体物在100 13(TC烘干后，研磨，再在500 80(TC下焙烧1 3 小时，得到铈锆钡氧化物； D.按所述摩尔比取水溶性铜盐，溶于水形成浓度0. 1 2mol/L的铜盐水溶液，将 该铜盐水溶液浸渍上述铈锆钡氧化物5 30小时后，连同溶液一起在100 13(TC干燥， 500 65(TC下焙烧1 5小时，得到催化剂。 上述水溶性铈盐优选是硝酸铈、硝酸铈铵、硫酸铈、硫酸高铈或氯化铈。水溶性锆 盐优选是硝酸锆、二氯氧化锆、硫酸锆或氯化锆。水溶性钡盐优选是硝酸钡、氯酸钡或氯化 钡。水溶性铜盐优选是硝酸铜、硫酸铜或氯化铜，其浓度优选为0. 4 0. 6mol/L。沉淀剂优 选的是NH4HC03。 本专利技术引入钡的氧化物与铈、锆和铜的氧化物形成复合氧化物催化剂，能降低HC 催化氧化温度，在300 350°C下可将HC的脱除率超过80% ，同时也可以将NO和CO全部脱 除或脱除率达到一般催化剂性能要求，通过本专利技术制备方法可得到铈锆钡氧化物固溶体， 使催化剂具有较好的抗高温老化性能，经900 95(TC高温老化后的催化剂在350 400°C 时HC的脱除率仍达到60%以上，可用于贫燃发动机的排气系统以消除HC、C0和N0对环境 的污染。具体实施例方式实施例1 :Ce7Zr28BaiCUl.25催化剂的催化效果 将0. 00583mol的Ce (N03) 3 *61120、0. 0233mol的Zr(N03)4 *51120禾口 0. 000833mol的 Ba(N03)2溶于水，形成C^+、Z一+和B^+摩尔比为7 : 28 : 1，阳离子总浓度为0. 2mol/L的 阳离子溶液。 称取0. 05mol的NH4HC03固体，溶于水形成0. 2mol/L的水溶液，并置于35。C恒温 水浴中加热，搅拌下滴加阳离子溶液，滴加速度10ml/min。滴加完毕后，继续反应两个小时， 使反应完全。然后于常温下陈化18小时，过滤得到的固体物于ll(TC干燥11小时，研磨，经70(TC焙烧2小时后，即得到Ce-Zr-Ba复合氧化物。经X-射线衍射测试分析，该Ce-Zr-Ba 复合氧化物形成固溶体结构。 取0. 00104mol硝酸铜溶于水形成浓度为0. 5mol/L的硝酸铜水溶液，浸渍上 述Ce-Zr-Ba复合氧化物12小时后，110°C干燥11小时，于空气气氛中，600°C焙烧2小 时，即得到Ce-Zr-Ba-Cu复合氧化物，氧化物中Ce、 Zr、 Ba和Cu的氧化物的摩尔比为 7 : 28 : 1 : l. 25，用Ce^r^BaiCuu表示。 利用上述Ce7Zr28BaiCUl.25催化剂，在反应温度为100 500°C ，空速为30000h—1，催 化剂装载量为0. 5g的条件下进行反应。反应气组成和体积浓度为N0 0. 1%，C3H6 0. 1%， CO 1.0%，02 1.08%，用^作为载气。HC、C0和N0在该催化剂上的转化率如下表温度(1C)转化率(％)HCCONO2005.486.06.725029.796.728.530092.497.5本文档来自技高网...

【技术保护点】
净化贫燃发动机尾气的铈锆钡铜氧化物催化剂，含有铈、锆、钡和铜的氧化物，其特征在于，所述铈、锆、钡和铜的氧化物的摩尔比为２～１５∶５～４０∶１∶０．５～１．５。

【技术特征摘要】
净化贫燃发动机尾气的铈锆钡铜氧化物催化剂，含有铈、锆、钡和铜的氧化物，其特征在于，所述铈、锆、钡和铜的氧化物的摩尔比为2～15∶5～40∶1∶0.5～1.5。2. 根据权利要求1所述催化剂，其特征在于，所述铈、锆、钡和铜的氧化物的摩尔比为4. 5 10 : 10 28 : 1 : O. 8 1. 3。3. 根据权利要求2所述催化剂，其特征在于，所述铈、锆、钡和铜的氧化物的摩尔比为5. 5 7. 0 : 22 28 : 1 : 0. 8 1. 3。4. 权利要求1 3所述任一催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤A. 按所述摩尔比将水溶性铈盐、锆盐和钡盐形成水溶液组合物；B. 在30 40°C ，搅拌下，上述水溶液组合物滴加到浓度为0. 1 0. 5mol/L的沉淀剂水 溶液，该沉淀剂的摩尔数是铈盐、锆盐和钡盐的摩尔数总和的1. 5 3倍，该沉淀剂是NH3、 M^HC03或(NH》^(V或者其中两种或三种的组合物；C. 过滤后的固体物在100 1...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭锡坤，彭桂芳，陈耀文，
申请(专利权)人：汕头大学，
类型：发明
国别省市：44[中国|广东]