本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種混合離子?電子導(dǎo)體氧化物/硅藻土復(fù)合碳煙燃燒催化劑及其制備方法，其中混合離子?電子導(dǎo)體氧化物的分子式為Ba1?xSrxCo1?yFeyO3，其中0.3≤x≤0.7，0≤y≤0.5；混合離子?電子導(dǎo)體氧化物是硅藻土質(zhì)量的10~80%。采用類溶膠?凝膠方法制備這種催化劑，首先按照分子式Ba1?xSrxCo1?yFeyO3要求分別稱取鋇鹽、鍶鹽、鈷鹽、鐵鹽溶于蒸餾水中，再加入硅藻土，在70~90°C加熱攪拌；然后加入檸檬酸和乙二醇，用稀硝酸溶液調(diào)節(jié)混合液的pH值為1~3，并在70~90°C繼續(xù)加熱攪拌直至形成濕凝膠；在120~150°C烘干得到干凝膠；將干凝膠在400~800°C煅燒1~10h，得到混合離子?電子導(dǎo)體氧化物/硅藻土復(fù)合碳煙燃燒催化劑。該催化劑催化碳煙活性好，特別在松散接觸下催化活性高；制備方法簡單可控，有利于工業(yè)上推廣。
The catalyst and a preparation method thereof mixed ionic electronic conductor oxide / diatomite composite soot combustion
The invention relates to a catalyst and a preparation method thereof mixed ionic electronic conductor oxide / diatomite composite soot combustion, including molecular mixed ionic electronic conductor oxide type Ba1 xSrxCo1 yFeyO3, and 0.3 = x = 0.7, y = 0 ~ 0.5; mixed ion electron conductor oxide is diatomite quality 10~80%. Preparation of the catalyst by sol gel method, according to the formula Ba1 xSrxCo1 yFeyO3 respectively weighed barium salt, strontium salt, cobalt salt, ferric salt dissolved in distilled water, then adding diatomite, stirring at 70~90 DEG C heating; then adding citric acid and ethylene glycol, the mixed solution is adjusted with dilute nitric acid the pH value of the solution for 1~3, and continue heating until the formation of the wet gel at 70~90 DEG C; get the dry gel at 120~150 DEG C drying; the dried gel at 400~800 DEG C calcined 1~10h, mixed ion electron conductor oxide / diatomite composite catalyst for soot combustion. The catalytic activity of the catalyst is good, especially the catalytic activity is high under the loose contact, and the preparation method is simple and controllable.
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于催化材料
，具體涉及一種混合離子-電子導(dǎo)體氧化物/硅藻土復(fù)合碳煙燃燒催化劑及其制備方法。
技術(shù)介紹
與汽油車相比，柴油車具有良好的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、耐久性和二氧化碳排放量低等優(yōu)點(diǎn)，使其近年來得到了快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。但柴油機(jī)尾氣中含有的大量碳煙(soot)對環(huán)境和人體的危害極大，是造成環(huán)境污染和危害人體健康的主要污染物之一。減少碳煙顆粒物污染最直接的后處理方法，就是通過顆粒捕獲器DPF（DieselParticulateFilter）將顆粒物捕獲收集，被認(rèn)為是最有前途的柴油機(jī)尾氣處理技術(shù)。由于碳煙顆粒的熱分解溫度高達(dá)875K，柴油車的排氣溫度為450-675K，不足以完全氧化碳煙顆粒，碳煙顆粒隨著時(shí)間增加不斷地在DPF載體上沉積，會(huì)造成排氣阻力增加，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性惡化。DPF的安全、徹底再生是柴油機(jī)性能和排放的重要保障。在DPF表面負(fù)載碳煙催化劑來降低碳煙的燃燒溫度，實(shí)現(xiàn)DPF的被動(dòng)再生。目前催化劑大部分需要在NO2輔助下進(jìn)行，迫切需要開發(fā)無需NO2輔助的氧氣催化燃燒碳煙顆粒的催化劑。影響催化再生的關(guān)鍵因素包括催化劑本身的氧化還原特性、催化劑與碳煙的接觸能力、催化劑的穩(wěn)定性等。目前開發(fā)的大部分碳煙催化劑在緊密接觸時(shí)能有效降低其燃燒溫度，但松散接觸時(shí)催化性能低。催化劑材料通常具有納米尺寸，在催化劑使用過程中納米顆粒長大使催化劑活性降低。BaxSr1-xCoyFe1-yO3-δ是一種固體氧化物燃料電池的陰極材料，同時(shí)具有氧離子導(dǎo)電性和電子導(dǎo)電性的特點(diǎn)，有望成為新一代的碳煙燃燒催化劑。硅藻土中包含大量的納米微米級的氣孔，因此具有很大的比表面積，是很好的催化劑載體。本專利開發(fā)了一種高活性、高穩(wěn)定性、在松散接觸下有效降低碳煙燃燒溫度的催化劑。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)目的在于克服上述技術(shù)缺陷，提供一種高活性、高穩(wěn)定性、在松散接觸下有效降低碳煙燃燒溫度的催化劑。本專利技術(shù)的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):一種混合離子-電子導(dǎo)體氧化物/硅藻土復(fù)合碳煙燃燒催化劑，其特征在于：該催化劑包含混合離子-電子導(dǎo)體氧化物和硅藻土兩種組分，其中混合離子-電子導(dǎo)體氧化物的分子式為Ba1-xSrxCo1-yFeyO3，0.3≤x≤0.7，0≤y≤0.5；混合離子-電子導(dǎo)體氧化物是硅藻土質(zhì)量的10~80%。本專利技術(shù)的混合離子-電子導(dǎo)體氧化物/硅藻土復(fù)合碳煙燃燒催化劑的制備方法，其特征在于，該方法包含以下幾個(gè)步驟：(1)按混合離子-電子導(dǎo)體氧化物的分子式Ba1-xSrxCo1-yFeyO3（其中0.3≤x≤0.7，0≤y≤0.5）要求分別稱取鋇鹽、鍶鹽、鈷鹽、鐵鹽溶于蒸餾水中，再加入硅藻土分散均勻，并在70~90°C加熱攪拌制得均勻混合液；(2)然后往步驟（1）混合液中加入檸檬酸和乙二醇，用稀硝酸溶液調(diào)節(jié)混合液的pH值為1~3，并在70~90°C繼續(xù)加熱攪拌直至形成濕凝膠；(3)將步驟（2）濕凝膠在120~150°C烘干得到干凝膠；(4)將步驟（3）干凝膠在400~800°C煅燒1~10h，得到混合離子-電子導(dǎo)體氧化物/硅藻土復(fù)合碳煙燃燒催化劑，其中混合離子-電子導(dǎo)體氧化物是硅藻土質(zhì)量的10~80%。步驟（2）中鋇鹽、鍶鹽、鈷鹽、鐵鹽包括硝酸鹽、醋酸鹽或檸檬酸鹽。步驟（2）中檸檬酸的摩爾數(shù)是金屬離子總摩爾數(shù)的1~2倍。步驟（2）中乙二醇的摩爾數(shù)是金屬離子總摩爾數(shù)的2~8倍。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：1）得到的催化劑活性高：在本專利技術(shù)中，硅藻土作為載體，混合離子-電子氧化物作為活性物質(zhì)負(fù)載在硅藻土表面，硅藻土中含有豐富的微米級微孔，有利于活性物質(zhì)的均勻分散從而具有高的碳煙燃燒催化活性。2）催化劑穩(wěn)定性高:硅藻土的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性高，有效的阻止納米氧化物在使用過程中的顆粒長大，從而保證了催化劑的穩(wěn)定性。3）松散接觸下催化活性大幅度提高：現(xiàn)有技術(shù)中，混合離子-電子氧化物的氧離子及電子導(dǎo)電性都很高，能夠快速為碳煙燃燒提供活性氧，使其在松散和緊密狀態(tài)下催化碳煙燃燒效果相差不大。附圖說明圖1為本專利技術(shù)實(shí)施例1的SEM照片圖2為本專利技術(shù)實(shí)施例1得到的催化劑在松散及緊密接觸下燃燒碳煙的效果。圖中橫坐標(biāo)為反應(yīng)溫度，縱坐標(biāo)為CO2生成量。按照質(zhì)量比1：4稱取兩份碳煙和催化劑，其中一份在研缽中研磨20min得到緊密接觸樣品，另一份通過藥勺攪拌20min得到松散接觸樣品。碳煙燃燒反應(yīng)條件：稱取碳煙與催化劑總質(zhì)量為25mg；氣氛為10%O2，平衡氣為N2；氣體流速為6L/h；升溫速度為10°C/min。具體實(shí)施方式本專利技術(shù)不局限于下述實(shí)施例。實(shí)施例1Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ/硅藻土復(fù)合碳煙催化劑的制備稱取13g硝酸鋇，10.6g硝酸鍶，23.3g硝酸鈷，4.8g硝酸鐵，34.2g硅藻土放入蒸餾水中，并加熱攪拌，控制加熱溫度為80°C；然后加入28.8g檸檬酸和24.8g乙二醇，檸檬酸的摩爾數(shù)是金屬離子總摩爾數(shù)的1.5倍，乙二醇的摩爾數(shù)是金屬離子總摩爾數(shù)的4倍；用6mol/L的硝酸調(diào)pH=2,并一直加熱攪拌得到凝膠；在140°C烘箱內(nèi)烘干得到干凝膠；將干凝膠在600°C煅燒4h得到Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ/硅藻土復(fù)合碳煙催化劑粉體，Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ是硅藻土質(zhì)量的50%，得到粉體的SEM如圖1所示。按照質(zhì)量比1：4稱取兩份碳煙和催化劑，其中一份在研缽中研磨20min得到緊密接觸樣品，另一份通過藥勺攪拌20min得到松散接觸樣品。碳煙燃燒反應(yīng)條件：稱取碳煙與催化劑總質(zhì)量為25mg；氣氛為10%O2，平衡氣為N2；氣體流速為6L/h；升溫速度為10°C/min。結(jié)果如圖2所示：在松散狀態(tài)下，碳煙在480°C左右達(dá)到最大燃燒速度，在緊密狀態(tài)下440°C可以完全燃燒。而不含有催化劑的碳煙最大燃燒速度約為650°C。催化劑有效地降低了碳煙燃燒溫度，在松散狀態(tài)下有很高的碳煙燃燒催化性能，性能略低于緊密狀態(tài)。實(shí)施例2Ba0.7Sr0.3CoO3-δ/硅藻土復(fù)合碳煙催化劑的制備稱取17.9g醋酸鋇，6.3g硝酸鍶，29.1g硝酸鈷，181.3g硅藻土放入蒸餾水中，并加熱攪拌，控制加熱溫度70°C；然后加入19.2g檸檬酸和12.4g乙二醇,檸檬酸的摩爾數(shù)和金屬離子總摩爾數(shù)相同，乙二醇的摩爾數(shù)是金屬離子總摩爾數(shù)的2倍；用6mol/L的硝酸調(diào)pH=1,并一直加熱攪拌得到凝膠；在150°C烘箱內(nèi)烘干得到干凝膠；將干凝膠在400°C煅燒10h得到Ba0.7Sr0.3CoO3-δ/硅藻土復(fù)合碳煙催化劑粉體，Ba0.7Sr0.3CoO3-δ是硅藻土質(zhì)量的10%。實(shí)施例3Ba0.6Sr0.4Co0.9Fe0.1O3-δ/硅藻土復(fù)合碳煙催化劑的制備稱取15.7g硝酸鋇，11.1g檸檬酸鍶，26.2g硝酸鈷，2.4g硝酸鐵，58.7g硅藻土放入蒸餾水中，并加熱攪拌，控制加熱溫度為90°C；然后加入38.4g檸檬酸和18.6g乙二醇，檸檬酸的摩爾數(shù)是金屬離子總摩爾數(shù)的2倍，乙二醇的摩爾數(shù)是金屬離子總摩爾數(shù)的3倍；用6mol/L的硝酸調(diào)pH=3,并一直加熱攪拌得到凝膠；在120°C烘箱內(nèi)烘干得到干凝膠；將干凝膠在500°C煅燒6h得到Ba0.6Sr0.4Co0.9Fe0.本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種混合離子?電子導(dǎo)體氧化物/硅藻土復(fù)合碳煙燃燒催化劑，其特征在于，該催化劑包含混合離子?電子導(dǎo)體氧化物和硅藻土兩種組分，其中混合離子?電子導(dǎo)體氧化物的分子式為Ba1?xSrxCo1?yFeyO3?0.3≤x≤0.7，0≤y≤0.5；混合離子?電子導(dǎo)體氧化物是硅藻土質(zhì)量的10~80%。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種混合離子-電子導(dǎo)體氧化物/硅藻土復(fù)合碳煙燃燒催化劑，其特征在于，該催化劑包含混合離子-電子導(dǎo)體氧化物和硅藻土兩種組分，其中混合離子-電子導(dǎo)體氧化物的分子式為Ba1-xSrxCo1-yFeyO30.3≤x≤0.7，0≤y≤0.5；混合離子-電子導(dǎo)體氧化物是硅藻土質(zhì)量的10~80%。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合離子-電子導(dǎo)體氧化物/硅藻土復(fù)合碳煙燃燒催化劑的制備方法，其特征在于，包含以下步驟：(1)按混合離子-電子導(dǎo)體氧化物的分子式Ba1-xSrxCo1-yFeyO3（其中0.3≤x≤0.7，0≤y≤0.5）要求分別稱取鋇鹽、鍶鹽、鈷鹽、鐵鹽溶于蒸餾水中，再加入硅藻土分散均勻，并在70~90°C加熱攪拌制得均勻混合液；(2)然后往步驟（1）混合液中加入檸檬酸和乙二醇，用稀硝酸溶液調(diào)節(jié)混合液的pH值為1~3，并在70~90°C繼續(xù)加熱攪拌直至形成濕凝膠；(3)將步驟（...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：趙春花，方昊，邵丹敏，李楠，楊芳，胡乾，錢秀珍，趙崇軍，吳限，
申請(專利權(quán))人：華東理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：上海;31
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會(huì)獲得科技券。