【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及环保，特别涉及一种稀土锰锆复合催化材料及其制备方法、催化剂。
技术介绍
1、柴油机尾气中含有大量的氮氧化物(nox)、碳氢化合物(hcs)、颗粒物pm，不仅严重危害人类呼吸系统，还会造成大气污染，随着排放法规的日益加严，如何有效去除发动机尾气中nox、hcs、pm成为当今环境催化的研究热点。现阶段柴油机尾气后处理主要由氧化型催化剂(doc)、选择性催化剂(scr)、颗粒捕集器(dpf)、氨逃逸催化器(asc)等构成。其中doc对nox、hcs及pm去除至关重要。
2、doc(即柴油氧化型催化剂)核心在于其涂层材料，该材料承担着将no高效转化为no2的关键催化任务；doc催化剂通常采用贵金属负载氧化铝作为活性成分。目前，doc催化剂的贵金属用量通常超过25g/ft3，成本较高；同时，随着全球排放法规的持续收紧，对doc催化剂的性能提出了更为严苛的要求。一方面，催化剂的入口工作温度需要显著降低以适应更广泛的工况条件；另一方面，催化效率与持久性也必须达到新的高度。单纯依赖增加贵金属的负载量来提升催化剂性能，能在一定程度上满足性能需求，但会引发成本的急剧攀升，不是可持续的解决方案。
技术实现思路
1、本专利技术实施例的目的是提供一种稀土锰锆复合催化材料及其制备方法、催化剂，通过在稀土锰锆复合催化材料包含结晶态稀土锆氧化物和非晶态锰氧化物，使催化剂具备更高的低温no氧化性能，提升了耐久性能，在低温下对no具有高催化活性且耐久性能较高，降低了铂族金属使用量，提高了no
2、为解决上述技术问题，本专利技术实施例的第一方面提供了一种稀土锰锆复合催化材料，所述稀土锰锆复合催化材料包含结晶态稀土锆氧化物和非晶态锰氧化物，其化学通式为reamnbzrcldo(2-δ)dβ，re为稀土元素；l为阳离子掺杂元素，d为阴离子掺杂元素；
3、其中，以摩尔数计，0.10≤a≤0.85，0.05≤b≤0.25，0.10≤c≤0.85，0＜d≤0.20，0≤δ≤0.30，0≤β≤0.10，d＝1-a-b-c。
4、进一步地，所述非晶态锰氧化物包含：mn3o4、mn2o3、mno2、remn2o5和remno3中的至少一种，优选为remn2o5、mn3o4和mn2o3中的至少一种。
5、进一步地，所述结晶态的稀土锆氧化物包括：四方晶相和/或立方晶相。
6、进一步地，所述非晶态锰氧化物位于所述结晶态稀土锆氧化物的表面和/或晶界。
7、进一步地，所述mn包含mn2+、mn3+和mn4+中的至少一种；
8、mn4+与(mn2++mn3+)摩尔比值范围为0.2：1～2：1。
9、进一步地，所述re包括：la、ce、pr、nd、sm、eu、gd、yb和y中的至少一种。
10、进一步地，所述阳离子掺杂元素l包括：碱土金属、过渡金属、铝和硅元素中的至少一种，优选为fe、co、ni、cu、zn、v、ti、cr、mo、w、sn、nb、al、si、ga、ge、in、hf、ba、sr、mg和ca中的至少一种；
11、所述阴离子掺杂元素d包括：阴离子n、p、f和s中的至少一种。
12、进一步地，所述稀土锰锆复合催化材料的孔径范围集中于：1nm～4nm和15nm～25nm；
13、所述稀土锰锆复合催化材料的孔容范围为：0.2cm3/g～0.6cm3/g。
14、相应地，本专利技术实施例的第二方面提供了一种稀土锰锆复合催化材料，用于制备上述稀土锰锆复合催化材料，包括如下步骤：
15、s1、将全部锆化合物、部分re化合物和部分l化合物的水溶液混合，加入碱性物质进行沉淀反应，经过滤、洗涤、干燥和焙烧后，得到含re、l的稀土锆氧化物；
16、s2、将全部锰化合物、剩余re化合物和剩余l化合物与步骤s1得到的所述稀土锆氧化物进行混合，得到复合化合物前驱体；
17、s3、对步骤s2得到的所述复合化合物前驱体进行热处理后，得到含有非晶态锰氧化物的稀土锰锆复合催化材料。
18、相应地，本专利技术实施例的第三方面提供了一种稀土锰锆复合催化材料，用于制备上述稀土锰锆复合催化材料，包括如下步骤：
19、s1、将全部锆化合物、部分re化合物和全部l化合物的水溶液混合，加入碱性物质进行沉淀反应，经过滤、洗涤、干燥和焙烧后，得到含re、l的稀土锆氧化物；
20、s2、将全部锰化合物和剩余re化合物与步骤s1得到的所述稀土锆氧化物进行混合，得到复合化合物前驱体；
21、s3、对步骤s2得到的所述复合化合物前驱体进行热处理后，得到含有非晶态锰氧化物的稀土锰锆复合催化材料。
22、进一步地，所述稀土锰锆复合催化材料制备方法还包括：
23、在步骤s1的沉淀过程和/或步骤s2的混合过程中加入阴离子掺杂元素d的化合物。
24、进一步地，所述锰化合物包括：氯化物、硝酸盐、硫酸盐、高锰酸盐和乙酸盐中的至少一种，优选为硝酸锰；
25、所述锆化合物包括：氯氧化物、硝酸盐、硫酸盐、乙酸盐和柠檬酸盐中的至少一种，优选为硝酸氧锆；
26、所述阳离子掺杂元素l的化合物和所述稀土元素re的化合物包括：氯化盐、硝酸盐、硫酸盐、乙酸盐、柠檬酸盐、氨基酸盐、有机硅化合物中至少一种的熔融盐或水溶液，优选为硝酸盐；
27、所述阴离子掺杂元素d的化合物包括：硝酸盐、氟化物、磷酸盐和硫酸盐中的至少一种，优选的，所述阴离子掺杂元素d包括：硝酸盐和/或硫酸盐；
28、所述碱性物质包括：尿素、氢氧化物、氨水、碳酸盐和碳酸氢盐中的至少一种，所述碳酸氢盐包括：铵、钾、钠、镁元素中的至少一种，所述氢氧化物包括铵、钠、钾、镁元素中的至少一种；优选的，所述碱性物质包括：氢氧化钠、尿素、氨水和碳酸氢铵中的至少一种。
29、进一步地，步骤s1的沉淀过程中的ph值范围为4.5～14，优选为5～11；
30、步骤s1的沉淀终点ph值范围为8～13，优选为9～11；
31、步骤s1的沉淀过程中温度为5℃～120℃，优选为20℃～80℃。
32、进一步地，所述步骤s1的焙烧温度范围为500℃～1000℃，优选为600℃～900℃；
33、所述步骤s3的热处理温度范围为300℃～900℃，优选为400℃～800℃；
34、所述焙烧及热处理在预设气氛下进行，所述预设气氛包括:空气、o2、co、co2和n2中的至少一种。
35、相应地，本专利技术实施例的第四方面提供了一种催化剂，包括上述稀土锰锆复合催化材料，应用于机动车尾气净化、有机废气净化、烟气脱硝或天然气催化燃烧。
36、本专利技术实施例的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
37、1.稀土锰锆复合催化材料包含结晶态稀土锆氧化物和非晶态锰氧化物，提升了催化剂在低温环境下的no氧化性能，展现出本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种稀土锰锆复合催化材料，其特征在于，所述稀土锰锆复合催化材料包含结晶态稀土锆氧化物和非晶态锰氧化物，其化学通式为REaMnbZrcLdO(2-δ)Dβ，RE为稀土元素；L为阳离子掺杂元素，D为阴离子掺杂元素；
2.根据权利要求1所述的稀土锰锆复合催化材料，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的稀土锰锆复合催化材料，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的稀土锰锆复合催化材料，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的稀土锰锆复合催化材料，其特征在于，
6.根据权利要求1-5任一所述的稀土锰锆复合催化材料，其特征在于，
7.根据权利要求1-5任一所述的稀土锰锆复合催化材料，其特征在于，
8.根据权利要求1-5任一所述的稀土锰锆复合催化材料，其特征在于，
9.一种稀土锰锆复合催化材料制备方法，其特征在于，用于制备如权利要求1-8任一所述的稀土锰锆复合催化材料，包括如下步骤：
10.一种稀土锰锆复合催化材料制备方法，其特征在于，用于制备如权利要求1-8任一所述的稀土锰锆复合催化材
11.根据权利要求9或10所述的稀土锰锆复合催化材料制备方法，其特征在于，还包括：
12.根据权利要求9或10所述的稀土锰锆复合催化材料制备方法，其特征在于，
13.根据权利要求9或10所述的稀土锰锆复合催化材料制备方法，其特征在于，
14.根据权利要求9或10所述的稀土锰锆复合催化材料制备方法，其特征在于，
15.一种催化剂，其特征在于，包括如权利要求1-8任一所述的稀土锰锆复合催化材料，应用于机动车尾气净化、有机废气净化、烟气脱硝或天然气催化燃烧。
...【技术特征摘要】
1.一种稀土锰锆复合催化材料，其特征在于，所述稀土锰锆复合催化材料包含结晶态稀土锆氧化物和非晶态锰氧化物，其化学通式为reamnbzrcldo(2-δ)dβ，re为稀土元素；l为阳离子掺杂元素，d为阴离子掺杂元素；
2.根据权利要求1所述的稀土锰锆复合催化材料，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的稀土锰锆复合催化材料，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的稀土锰锆复合催化材料，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的稀土锰锆复合催化材料，其特征在于，
6.根据权利要求1-5任一所述的稀土锰锆复合催化材料，其特征在于，
7.根据权利要求1-5任一所述的稀土锰锆复合催化材料，其特征在于，
8.根据权利要求1-5任一所述的稀土锰锆复合催化材料，其特征在于，
9.一种稀...
【专利技术属性】
技术研发人员：张永奇，凌雨晴，赵政，赵蔚鑫，黄小卫，崔梅生，侯永可，陈瑞，
申请(专利权)人：有研稀土高技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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