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1、(10)申请公布号 CN 102500396 A (43)申请公布日 2012.06.20 C N 1 0 2 5 0 0 3 9 6 A *CN102500396A* (21)申请号 201110365439.0 (22)申请日 2011.11.17 B01J 23/89(2006.01) B01D 53/56(2006.01) B01D 53/62(2006.01) B01D 53/72(2006.01) B01D 53/94(2006.01) (71)申请人四川中自尾气净化有限公司 地址 611731 四川省成都市高新区西区西芯 大道12号 (72)发明人吴冬冬 王金凤 李大成 (74)。
2、专利代理机构成都市辅君专利代理有限公 司 51120 代理人张堰黎 (54) 发明名称 一种钙钛矿型氧化物催化剂及其制备方法 (57) 摘要 本发明公开了一种钙钛矿型氧化物催化剂及 其制备方法,包括按通式A x A 1-x B y B 1-y-z Pd z O 3 制 备的催化剂;其中:A代表稀土金属元素;A代表 碱土金属元素;B和B代表不同的过渡金属元素; 0.6x0.9,0y0.5,0z0.1;制备 方法是按化学计量比溶解一定量的上述各金属硝 酸盐,加入柠檬酸作为络合剂制成柠檬酸络合物, 然后加入硝酸钯,采用柠檬酸络合后高温爆炸法 进行合成。本发明制备的催化剂能有效的降低摩 托车尾气中的一。
3、氧化碳和氮氧化物;制备方法更 稳定,制备过程条件易控制,重复性好,更经济,采 用硝酸盐溶解,并将各成分均采用溶解制备方法, 简化了步骤;制备效果更好,催化剂性能更优;摩 托车催化剂中引入该氧化物,在保证催化剂性能 的条件下,能有效降低催化剂的成本。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书5页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 5 页 1/1页 2 1.一种钙钛矿型氧化物催化剂,其特征是: 所述钙钛矿型氧化物催化剂通式为:A x A 1-x B y B 1-y-z Pd z O 3 ; 其中:A代表稀土金属元素;A代表碱土金属元素;B。
4、和B代表不同的过渡金属元素; 0.6x0.9,0y0.5,0z0.1。 2.根据权利要求1所述的钙钛矿型氧化物催化剂,其特征是:所述钙钛矿型氧化物催 化剂通式是:La x Sr 1-x Ni y Co 1-y-z Pd z O 3 ; 其中:0.6x0.9,0y0.5,0z0.1。 3.根据权利要求2所述的钙钛矿型氧化物催化剂,其特征是:所述钙钛矿型氧化物催 化剂组成是:La 0.7 Sr 0.3 Ni 0.5 Co 0.45 Pd 0.05 O 3 。 4.根据权利要求2所述的钙钛矿型氧化物催化剂,其特征是:所述钙钛矿型氧化物催 化剂组成是:La 0.7 Sr 0.3 Co 0.96 Pd 。
5、0.04 O 3 。 5.根据权利要求2所述的钙钛矿型氧化物催化剂,其特征是:所述钙钛矿型氧化物催 化剂与Pt/Al 2 O 3 或Rh/Al 2 O 3 负载催化剂混合制备的催化剂。 6.一种上述钙钛矿型氧化物催化剂制备方法,其特征是包括以下步骤: (1)、按钙钛矿型氧化物催化剂组成比例计量分别称取相应的稀土金属硝酸盐、碱土金 属硝酸盐、过渡金属硝酸盐和硝酸钯; (2)、将(1)步骤称取的稀土金属硝酸盐、碱土金属硝酸盐和过渡金属硝酸盐,溶解于 去离子水中,上述各金属离子总和与去离子水的摩尔比为6.46-6.791; (3)、按(2)步骤中金属离子总和与柠檬酸的摩尔比为11.52在步骤(2)所。
6、得溶液 中加入所需重量柠檬酸,搅拌溶解; (4)、将(1)步骤称取的硝酸钯溶解于(3)步骤得到的盐溶液中,搅拌30分钟; (5)、将步骤(4)所得溶液在7080水浴条件下老化27小时; (6)、将步骤(5)所得溶胶于500煅烧1小时,900煅烧3小时,得到黑色粉末; (7)、将步骤(6)所得黑色粉末或黑色粉末与其它需要加入组分的混合物加入粘接剂, 制备成浆液,涂覆于载体上,干燥焙烧制得催化剂。 权 利 要 求 书CN 102500396 A 1/5页 3 一种钙钛矿型氧化物催化剂及其制备方法 技术领域 0001 本发明属于催化剂制备技术领域,尤其属于钙钛矿型氧化物催化剂制备技术领 域,特别涉及。
7、一种用于摩托车尾气净化的钙钛矿型氧化物催化剂及其制备。 背景技术 0002 摩托车排放污染物问题日益严重,为减少摩托车尾气中污染物的排放量,国家不 断提升摩托车的排放标准,这就促使研究人员不断的提升尾气处理技术。目前,主要是通过 使用催化剂来处理摩托车尾气中的污染物一氧化碳,氮氧化物,碳氢化合物。随着摩托车行 业的发展,降低催化剂成本(催化剂主要成本为贵金属用量),提高催化剂性能成为车厂的 重要要求。同时,摩托车尾气处理的难点在于一氧化碳,氮氧化物的转化。 0003 催化剂制备是实践性很强的科学,不同的环境、不同的过程、不同的条件等细节的 区别其制备的催化剂性能有很大的不同,这也是催化剂理论和。
8、实践一直还在探究需要不断 努力解决的问题。 0004 钙钛矿型氧化物作为催化剂目前已有一定研究,但如何选择各成分的组合,如何 选择制备更稳定、更经济、催化剂性能更优,能有效的加强CO+NO0.5N 2 +CO 2 反应,增强一 氧化碳和氮氧化物的转化率,降低催化剂成本,综合性能更优的摩托车尾气净化催化剂,还 有很多问题需要不断努力解决。 发明内容 0005 本发明根据现有技术的不足公开了一种钙钛矿型氧化物催化剂及其制备方法, 本发明要解决的问题是提供一种更稳定、经济、制备性能更好的钙钛矿型氧化物催化剂 制备方法;本发明解决的第二个问题是通过上述方法提供一种性能更优、更经济、特别是 CO+NO0。
9、.5N 2 +CO 2 催化反应效率更高的催化剂。 0006 本发明通过以下技术方案实现: 0007 钙钛矿型氧化物催化剂制备方法,包括以下步骤: 0008 (1)、按钙钛矿型氧化物催化剂组成计量分别称取相应的稀土金属硝酸盐、碱土金 属硝酸盐、过渡金属硝酸盐和硝酸钯; 0009 (2)、将(1)步骤称取的稀土金属硝酸盐、碱土金属硝酸盐和过渡金属硝酸盐,溶 解于去离子水中,上述各金属离子总和与去离子水的摩尔比为6.46-6.79比1; 0010 (3)、按(2)步骤中金属离子总和与柠檬酸的摩尔比为1比1.52在步骤(2)所得 溶液中加入所需重量柠檬酸,搅拌溶解; 0011 (4)、将(1)步骤称。
10、取的硝酸钯溶解于(3)步骤得到的盐溶液中,搅拌30分钟; 0012 (5)、将步骤(4)所得溶液在7080水浴条件下老化27小时; 0013 (6)、将步骤(5)所得溶胶于500煅烧1小时,900煅烧3小时,得到黑色粉末; 0014 (7)、将步骤(6)所得黑色粉末或黑色粉末与其它需要加入组分的混合物加入粘 接剂,制备成浆液,涂覆于载体上,干燥焙烧制得催化剂。 说 明 书CN 102500396 A 2/5页 4 0015 钙钛矿型氧化物催化剂通式为: 0016 A x A 1-x B y B 1-y-z Pd z O 3 ; 0017 其中,A代表稀土金属元素;A代表碱土金属元素;B和B代表。
11、不同的过渡金属元 素;0.6x0.9,0y0.5,0z0.1。 0018 进一步钙钛矿型氧化物催化剂通式是: 0019 La x Sr 1-x Ni y Co 1-y-z Pd z O 3 ; 0020 其中:0.6x0.9,0y0.5,0z0.1。 0021 优选钙钛矿型氧化物催化剂组成是:La 0.7 Sr 0.3 Nu 0.5 Co 0.45 Pd 0.05 O 3 。 0022 另一优选方案钙钛矿型氧化物催化剂组成是:La 0.7 Sr 0.3 Co 0.96 Pd 0.04 O 3 。 0023 进一步还可用钙钛矿型氧化物催化剂与Pt/Al 2 O 3 或Rh/Al 2 O 3 等负。
12、载催化剂混合制 备适用摩托车适用的催化剂。 0024 本发明采用柠檬酸络合后高温爆炸法进行合成;制备方法是按化学计量比溶解一 定量的硝酸镧、硝酸锶、硝酸镍、硝酸钴,加入柠檬酸作为络合剂制成柠檬酸络合物,然后加 入硝酸钯,加热数小时后,于500马弗炉中分解,即高温爆炸分解法,分解后粉末压实后于 900焙烧3h,制得钙钛矿氧化物粉末样品。该粉末中加入粘接剂,制备成浆液,涂覆堇青石 陶瓷蜂窝载体上,制备成单钯催化剂,可评价得知钙钛矿氧化物的性能优劣。 0025 本发明在制备所述催化剂时,首先根据需要确定制备钙钛矿型氧化物 催化剂总重量;然后根据总重量以需要制备的钙钛矿型氧化物催化剂分子式,如 La 。
13、0.7 Sr 0.3 Ni 0.5 Co 0.45 Pd 0.05 O 3 ,计算各金属离子的摩尔数;再以上述金属离子的摩尔数根据采 用的不同金属盐,如硝酸镧La(NO 3 ) 3 .6H 2 O,计算相应需要的金属盐重量称取备用;在制备 步骤(2)中各金属离子总和与去离子水的摩尔比是指稀土金属、碱土金属和过渡金属的金 属离子总和与去离子水的摩尔比;在制备步骤(3)中各金属离子总和与柠檬酸的摩尔比是 指稀土金属、碱土金属和过渡金属的金属离子总和与柠檬酸的摩尔比。 0026 该钙钛矿氧化物,可以与Pt/Al 2 O 3 或Rh/Al 2 O 3 等负载催化剂混和制备使用,加入粘 接剂,制备成浆液。
14、,涂覆在金属蜂窝载体上,焙烧后催化剂即可安装在摩托车消音器排气管 中,对尾气中一氧化碳,氮氧化物,碳氢化合物进行转化。 0027 本发明催化剂制备方法更稳定,制备过程条件易控制,重复性好,更经济,采用硝 酸盐溶解,并将各成分均采用溶解制备方法,简化了步骤;制备效果更好,催化剂性能更优, 经检测,本发明制备的催化剂能有效的加强CO+NO0.5N 2 +CO 2 反应,提高一氧化碳和氮氧 化物的转化率;本发明钙钛矿氧化物工艺成本低,操作简单,能快速应用在生产中;同时能 在维持催化剂性能不变的条件下,有效的降低催化剂成本。本发明钙钛矿氧化物的引入,为 高性能,低成本的催化剂研究提供了道路。 具体实施。
15、方式 0028 下面结合具体实施方式对本发明进一步说明,具体实施方式是对本发明原理的进 一步说明,不以任何方式限制本发明,与本发明相同或类似技术均没有超出本发明保护的 范围。 0029 实施例1 0030 钙钛矿氧化物La 0.7 Sr 0.3 Co 0.96 Pd 0.04 O 3 的制备 说 明 书CN 102500396 A 3/5页 5 0031 将硝酸镧La(NO 3 ) 3 .6H 2 O65.92g,硝酸锶Sr(NO 3 ) 2 13.74g,硝酸钴 Co(NO 3 ) 2 .6H 2 O61.77g溶于62.5ml去离子水中,搅拌至溶解。接着,加入柠檬酸C 6 H 8 O 7 。
16、. H 2 O135.67g,搅拌至溶解。然后,将硝酸钯Pd(NO 3 ) 2 5.06g加入金属盐溶液中,搅拌半个小 时。所得溶液在7080水浴条件下老化约27h。水浴后溶胶于500煅烧1h,900 煅烧3h,得到黑色粉末样品。黑色粉末中加入粘接剂,制备成浆液,涂覆在孔目数400cell/ in 2 ,体积2.5ml堇青石陶瓷蜂窝载体上,干燥焙烧,即为贵金属含量为40g/ft 3 的单钯催化 剂。 0032 实施例2 0033 钙钛矿氧化物La 0.8 Sr 0.2 Co 0.96 Pd 0.04 O 3 的制备 0034 将硝酸镧La(NO 3 ) 3 .6H 2 O73.71g,硝酸锶S。
17、r(NO 3 ) 2 8.96g,硝酸钴 Co(NO 3 ) 2 .6H 2 O60.43g溶于62.5ml去离子水中,搅拌至溶解。接着,加入柠檬酸C 6 H 8 O 7 . H 2 O132.73g,搅拌至溶解。然后,将硝酸钯Pd(NO 3 ) 2 4.95g加入金属盐溶液中,搅拌半个 小时。其他与实施例1同样操作,得到黑色粉末样品和40g/ft 3 的单钯催化剂。 0035 实施例3 0036 钙钛矿氧化物La 0.9 Sr 0.1 Ni 0.2 Co 0.75 Pd 0.05 O 3 的制备 0037 将硝酸镧La(NO 3 ) 3 .6H 2 O81.04g,硝酸锶Sr(NO 3 ) 。
18、2 4.38g,硝酸镍 Ni(NO 3 ) 2 .6H 2 O12.15g,硝酸钴Co(NO 3 ) 2 .6H 2 O46.14g溶于62.5ml去离子水中,搅拌至溶 解。接着,加入柠檬酸C 6 H 8 O 7 .H 2 O129.72g,搅拌至溶解。然后,将硝酸钯Pd(NO 3 ) 2 6.02g 加入金属盐溶液中,搅拌半个小时。其他与实施例1同样操作,得到黑色粉末样品和40g/ ft 3 的单钯催化剂。 0038 实施例4 0039 钙钛矿氧化物La 0.7 Sr 0.3 Ni 0.5 Co 0.45 Pd 0.05 O 3 的制备 0040 将硝酸镧La(NO 3 ) 3 .6H 2 。
19、O65.82g,硝酸锶Sr(NO 3 ) 2 13.72g,硝酸镍 Ni(NO 3 ) 2 .6H 2 O31.72g,硝酸钴Co(NO 3 ) 2 .6H 2 O28.91g溶于62.5ml去离子水中,搅拌至溶 解。接着,加入柠檬酸C 6 H 8 O 7 .H 2 O135.46g。然后,将硝酸钯Pd(NO 3 ) 2 6.29g加入金属盐 溶液中,搅拌半个小时。其他与实施例1同样操作,得到黑色粉末样品和40g/ft 3 的单钯催 化剂。 0041 以上各化学试剂、硝酸盐等均有市售,也可通过常规的化学反应制备。如通过复分 解反应、金属与硝酸反应等。 0042 检测结果 0043 将以上实施例。
20、中单钯催化剂进行活性评价试验。试验条件如下所示: 0044 气体体积组成:丙烷:300ppm,一氧化氮:600ppm,一氧化碳:2.0,二氧化碳: 10,水蒸气:10,氧气:1.02.0,氮气:平衡气;空速:40000h -1 。 0045 活性评价结果如下表 0046 说 明 书CN 102500396 A 4/5页 6 0047 0048 从上表可以得知: 0049 (1)从上表知道,制备的4种催化剂具有很好的NO和CO转化温度。适用目前摩托 车尾气净化需要。 0050 (2)与实施例1和实施例2相比,实施例3和实施例4的单钯催化剂对NO和CO的 起燃温度和转化温度低,说明钙钙钛矿氧化物中。
21、Ni元素的添加,有利于提升黑色粉末样品 性能,提高催化剂的催化性能。 0051 (3)实施例4的单钯催化剂对NO和CO的起燃温度和转化温度最低,说明实施例4 催化剂的催化性能最高,黑色粉末样品性能最佳。 0052 比较例1: 0053 将Pd/Al 2 O 3 ,Pt/Al 2 O 3 ,Rh/Al 2 O 3 混合,加入粘接剂,制备成浆液,涂覆在金属蜂窝载 体上,550焙烧2小时,制得催化剂(PtPdRh18.7533.757.5,60g/ft 3 )。载体 规格为:孔目数300cell/in 2 ,壁厚1.0mm,外型尺寸42m m(直径)100(外壳长)90(内 芯长)。 0054 上述。
22、催化剂安装于某公司生产的WY125-7A摩托骑式车,采用中国标准国III规定 的UDC测试规程,进行台架试验。结果为:CO排放量为0.839g/km;HC排放量为0.139g/km; NO排放量为0.08g/km。 0055 实施例5: 0056 将实施例4中黑色粉末样品,与Pt/Al 2 O 3 混合,加入粘接剂,制备成浆液,涂覆在金 属蜂窝载体上,550焙烧2小时,制得催化剂(PtPd3.7526.25,30g/ft 3 )。载体 规格与比较例1中载体规格相同。 0057 上述催化剂取代比较例1中的催化剂,安装于比较例1的WY125-7A摩托骑式车, 采用中国标准国III规定的UDC测试规。
23、程,进行台架试验。结果为:CO排放量为0.826g/ km;HC排放量为0.14g/km;NO排放量为0.083g/km。 0058 比较结果 0059 将实施例5与比较例1进行对比可知: 0060 (1)实施例5中催化剂贵金属用量低,少于比较例1中贵金属用量的50;实施6 说 明 书CN 102500396 A 5/5页 7 中催化剂成本远低于比较例1。 0061 (2)实施例5中催化剂对CO,NO,HC的转化率与比较例1中催化剂相当,表现为两 种催化剂的台架试验结果相当。 0062 (3)实施例5中使用了钙钛矿氧化物,比较例1中未使用钙钛矿氧化物。 0063 钙钛矿氧化物的引入,能在维持催化剂性能不变的情况下,极大的降低催化剂中 贵金属用量,即有效降低了催化剂成本。 说 明 书CN 102500396 A 。