专利名称：汽车尾气催化剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种汽车尾气催化剂及其制备方法。
背景技术：
随着世界各国经济社会的发展，人们生活水平的提高，汽车数量急剧增加，汽车产业的景象是生机勃勃，汽车工业也已经成为世界许多国家的支柱产业。然而，在汽车工业的在发展极大地方便人们生活，提高人们生活质量的同时，汽车排放出的有害尾气却造成了越来越严重的大气污染。汽车尾气排放的污染物主要由三部分组成通过排气管排出的内燃机废气、曲轴箱泄漏的气体以及油箱和汽化器等燃料系统蒸发的气体(覃有钧，陈鲁言，1995)。汽车尾气的成分是非常复杂的，约有100多种化合物，主要有一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化物(NOx)、硫化物(SOx)、颗粒物(铅化合物、炭黑、油雾等)、二氧化碳(CO2)、甲醛(HCH0)、丙烯醛(CH2CHCHO)等(金向亮，2007)。其中C0、HC和NOx是汽车尾气中最主要的成分(刘菊荣，宋绍富，2004 ;邹运湖，1999 )，各国对汽车排放控制也主要集中在这几种污染源上。这些有毒有害气体的排放，不仅污染环境，还可能诱发光化学烟雾从而引起二次污染，甚至能引起酸雨、温室效应以及臭氧空洞效应。控制汽车排气污染主要有三种措施(樊丁珲，2006)机前措施、机内措施和机后措施。所谓机前措施是指在燃油中加入一些添加剂(如消烟剂)来降低燃油中Pb、S、P等有害成分，或采用无铅汽油代替有铅汽油，减少汽油尾气毒性物质的排放量；所谓机内措施主要是通过改变发动机的结构，使燃料充分燃烧或使排出的部分废气再次燃烧，以减少废气中的有害物质；所谓机后措施主要是加装催化转化器，利用催化技术加速汽车废气中C0、HC和NOx的氧化还原反应，使大部分污染物转化为无害的C02、H20和N2,达到净化汽车尾气的目的。由于排放标准的日益严格化，仅仅靠机内措施是不可能完全达到要求的。目前，国内外均采用三个措施同时应用的格局。而汽车尾气净化催化剂(催化器)是汽车尾气机后治理的主流产品。稀土钙钛矿型汽车尾气净化催化剂主要由载体、助剂及稀土钙钛矿型复合氧化物组成(黄仲涛，2004 ;王红霞，2002)。其中稀土钙钛矿型复合氧化物是起重要作用的主催化齐U。1952年，Parravano (Parravano G, 1952)发现I丐钛矿型复合氧化物可用于CO的催化氧化反应。1971年，Libby (Libby W. F，1975)提出了这类化合物用作汽车尾气催化剂的可能性，进一步的研究表明，ABO3对CO和HC的氧化反应和NOx的还原反应都具有一定的催化活性，即可以作为汽车尾气净化的三效催化剂来使用。此后有关ABO3作为汽车尾气净化催化剂的研究工作日益广泛地开展起来。尽管ABO3对CO和HC有较高的催化氧化活性，但对NOx的催化还原活性还不够高。为了提高ABO3的三效催化性能，人们尝试在B位掺加贵金属，研究结果表明只要有少量的贵金属取代B位金属离子，就可以大大提高ABOJ^催化活性，并使贵金属与ABO3的各自优点同时得到发挥。Lauder (Hu Z, 1996)等发现含有Pt或Ru的ABO3，其催化活性比不含贵金属的ABO3有明显的提高，而且，与贵金属催化剂相比，抗Pb中毒的能力大大提高，认为贵金属取代或掺杂的ABO3型复合氧化物是有效的汽车排气催化剂。Guilhaume (Guihaume N, Primet Μ, 1997)等最近报道,贵金属取代的ABO3型复合氧化物LaMna97 Rh0.02403+y有很高的三效催化活性，认为Rh是还原NOx所必需的组分，而Mn离子的作用是氧化CO和HC。20世纪80年代到90年代初期，由于贵金属资源的缺乏，国外开始考虑在催化剂中添加稀土以削减贵金属的用量，同时也展开了非贵金属的研究以降低成本。受其影响，国内大部分的研究将稀土催化剂作为开发的重点，尤其是含稀土的钙钛矿结构的催化剂，是当时我国净化催化剂的研究特色(陈焕钦，1985 ;李琬，王道，1985 ;王其武，戎晶芳，林培琰，1980)。钙钛矿型稀土氧化物微粒应为超细粒子或具有大比表面积的微粉，其制备过程具有一定难度，制备方法主要有以下几种机械混合法、共沉淀法、溶胶-凝胶法、微乳液法、水热合成法、燃烧合成法，现有技术中，利用这些方法制备的尾气催化剂，其催化性能往往有待进一步提升。
发明内容
本发明的目的是提供一种汽车尾气催化剂及其制备方法。本发明所采取的技术方案是
一种汽车尾气催化剂，其化学式为LaxCei_xCu03，其中，X为0-1。汽车尾气催化剂的制备方法，包括以下步骤
1)称取硝酸镧、硝酸铈、硝酸铜；
2)将步骤I)称取的硝酸镧、硝酸铈、硝酸铜与螯合剂、溶剂充分混合以形成溶胶；
3)将步骤2)所得的溶胶干燥得到凝胶即可。所述的螯合剂包括柠檬酸、EDTA、氨水、乳酸，脱氧核糖核酸。所述的螯合剂的用量为硝酸镧、硝酸铈、硝酸铜三种盐中的金属元素总摩尔量的
I.5-2 倍。所述的溶剂的用量为硝酸镧、硝酸铈、硝酸铜总摩尔量的8-10倍。所述的溶剂包括甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、7jC。本发明的有益效果是本发明利用金属螯合凝胶法制备汽车尾气催化剂，制备方法简单，制成的产品具有钙钛矿结构，同时具有较高的比表面积，对CO气体具有较好的催化性能。
图I为本发明系列催化剂的XRD图谱。图2为测试本发明制备的产品对CO的催化效果的流程示意图。下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明
实施例I:
一种汽车尾气催化剂，其化学式为LaCu03。该汽车尾气催化剂的制备方法如下
I)样品的称量
按照目标产物的化学计量比，用电子分析天平分别准确称量硝酸镧、硝酸铈、硝酸铜；同时也称量一定量的朽1檬酸,朽1檬酸用量为金属兀素总摩尔量的I. 5倍。2)前驱液配制
将称量好的硝酸盐混合物和柠檬酸加乙醇溶解，乙醇的摩尔量为硝酸盐混合物摩尔量的8倍，搅拌，混合均匀；
3)溶胶的配制
将前驱液于室温下磁力搅拌8小时以上，所得溶胶为蓝色 透明粘稠液体。4)烘干
将溶胶转入培养皿中放于干燥箱，60°C进行烘干20h以上，得疏松多孔的干凝胶，研磨成粉末备用；
5)焙烧
将上一步粉末至于程控箱式电炉中焙烧，焙烧温度600°C,焙烧时间4h。按照同实施例I相同的方法制备LaxCei_xCu03，x分别为O. 9,0. 8,0. 7,0. 6,0. 5、
O.4、0· 3、0· 2、0· 1、0。将LaCuO3、La0 9Ce0. !CuO3、La0.8Ce0.2Cu03、La0.7Ce0.3Cu03、La0.6Ce0.4Cu03、La0.5Ce0.5Cu03、La0 4Ce0 6Cu03> La0 3Ce0.7Cu03、La0 2Ce0 8Cu03> La01Ce0 9CuO3^ CeCuO3 分别代号为 A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K。测试几种样品的比表面积，其结果如下表
权利要求
1.一种汽车尾气催化剂，其特征在于其化学式为=LaxCehCuO3，其中，X为0-1。
2.权利要求I所述的汽车尾气催化剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤 O按照权利要求I所述的化学式计量称取硝酸镧、硝酸铈、硝酸铜； 2)将步骤I)称取的硝酸镧、硝酸铈、硝酸铜与螯合剂、溶剂充分混合以形成溶胶； 3)将步骤2)所得的溶胶干燥得到凝胶即可。
3.根据权利要求2所述的一种汽车尾气催化剂的制备方法，其特征在于所述的螯合剂包括柠檬酸、EDTA、氨水、乳酸，脱氧核糖核酸。
4.根据权利要求2所述的一种汽车尾气催化剂的制备方法，其特征在于所述的螯合剂的用量为硝酸镧、硝酸铈、硝酸铜三种盐中的金属元素总摩尔量的I. 5-2倍。
5.根据权利要求2所述的一种汽车尾气催化剂的制备方法，其特征在于所述的溶剂的用量为硝酸镧、硝酸铈、硝酸铜总摩尔量的8-10倍。
6.根据权利要求2所述的一种汽车尾气催化剂的制备方法，其特征在于所述的溶剂包括甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、水。
全文摘要
本发明公开了一种汽车尾气催化剂，其化学式为LaxCe1-xCuO3，其中，X为0-1。汽车尾气催化剂的制备方法，包括以下步骤1)按照权利要求1所述的化学式计量称取硝酸镧、硝酸铈、硝酸铜；2)将步骤1)称取的硝酸镧、硝酸铈、硝酸铜与螯合剂、溶剂相互充分混合以形成溶胶；3)将步骤2)所得的溶胶干燥得到凝胶即可。本发明利用金属螯合凝胶法制备汽车尾气催化剂，制备方法简单，制成的产品具有钙钛矿结构，同时具有较高的比表面积，对CO气体具有较好的催化性能。
文档编号B01D53/62GK102909023SQ20121034039
公开日2013年2月6日 申请日期2012年9月14日 优先权日2012年9月14日
发明者刘特彬 申请人:广州市卫斯理日化实业有限公司