CN105289672B - 一种燃油催化稀土功能材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种燃油催化稀土功能材料及其制备方法，其解决了现有催化材料不能有效提高燃油效率、改善尾气排放效果不明显的技术问题，其含有如下组分：纳米级Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂、CaO、Na₂O、MgO、K₂O、TiO₂、ZrO₂、CeO₂、La₂O₃、PrO₂、Sm₂O₃及微量元素。本发明同时提供了其制备方法。本发明可广泛用于燃油催化领域。

Description

一种燃油催化稀土功能材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种催化材料及其制备方法，具体地说是一种燃油催化稀土功能材料及其制备方法。

背景技术

进入21世纪，汽车污染日益成为全球性问题。随着汽车数量越来越多、使用范围越来越广，它对世界环境的负面效应也越来越大，尤其是危害城市环境，引发呼吸系统疾病，造成地表空气臭氧含量过高，加重城市热岛效应，使城市环境转向恶化。

汽车尾气污染是由汽车排放的废气造成的环境污染，主要污染物为碳氢化合物、氮氧化合物、一氧化碳、二氧化硫、含铅化合物、苯并芘及固体颗粒物等，能引起光化学烟雾等。

现有减少汽车尾气污染和提高燃油效率的措施主要有：(1)改变发动机内的工作方式，使燃料更充分的燃烧；(2)安装尾气催化净化装置，将污染物转化为不会对空气造成污染的物质再排放；(3)使用清洁能源代替现有的化石燃料。

在使用尾气催化净化装置的方案中，催化材料是关键所在，现有的催化材料不能有效提高燃油效率，改善尾气排放效果不明显。

公开号为104923273A的中国发明专利申请公开了一种燃油催化功能材料及其制备方法，其解决了现有催化材料不能有效提高燃油效率、改善尾气排放效果不明显的技术问题，但是其在提高燃油效率和改善尾气排放等方面的效果还有待进一步提高。

发明内容：

本发明就是为了解决现有催化材料不能有效提高燃油燃烧效率、改善尾气排放效果不明显的技术问题，提供一种能有效提高燃油燃烧效率、改善尾气排放效果的燃油催化稀土功能材料及其制备方法。

为此，本发明提供一种燃油催化稀土功能材料，其含有如下质量份数比的组分：18份纳米级Fe₂O₃、22份Al₂O₃、45份SiO₂、2份CaO、1份Na₂O、1份MgO、1份K₂O、1份TiO₂、1份ZrO₂、3份CeO₂、2份La₂O₃、2份PrO₂、1份Sm₂O₃及2份微量元素；所述微量元素的成份及重量份数比为：0.4份P、0.2份S、0.2份Pt、0.2份Cr、0.2份Cu、0.2份Ni、0.2份Zn、0.2份Ag和0.2份Sr。

本发明同时提供一种燃油催化稀土功能材料的制备方法，其包括如下步骤：(1)将如下质量份数比的组分准备好备用：18份纳米级Fe₂O₃、22份Al₂O₃、45份SiO₂、2份CaO、1份Na₂O、1份MgO、1份K₂O、1份TiO₂、1份ZrO₂、3份CeO₂、2份La₂O₃、2份PrO₂、1份Sm₂O₃及2份微量元素；所述微量元素的成份及重量份数比为：0.4份P、0.2份S、0.2份Pt、0.2份Cr、0.2份Cu、0.2份Ni、0.2份Zn、0.2份Ag和0.2份Sr。(2)将步骤(1)中材料用粉碎机进行破碎成微米级粉状颗粒，然后用水混合，加入的水量占水和粉状颗粒总质量的8～10％；再用滚球机滚动成球形物；(3)将步骤(2)中成形的球状物经过晾干后，放入烘干炉，经过烘干，然后放高频烧结炉进行烧结，升温过程：打开烧结炉把烘干好的催化功能材料放入四面可加温的烧结炉内，炉内可以摆放多层，然后升温至1200℃～1250℃，保持恒温，4～6小时后关闭电源保持自然降温后取出，得到成品。

优选地，步骤(2)中所述粉状颗粒直径为7～15μm。

优选地，步骤(2)中所述球形物的直径为20～25mm。

优选地，步骤(3)中所述烘干时间为2～3小时。

本发明的有益效果是，燃油催化稀土功能材料及催化装置的使用后，使汽车尾气排放污染物浓度明显降低，其中HC(碳氢化合物)排放浓度降低了50％左右，CO(一氧化碳)排放浓度降低了50％左右，NOx(氮氧化物)排放浓度降低了40％，汽车动力有了明显增加，燃油百公里消耗下降了5-8％。

具体实施方式

实施例1

将如下质量份数比的组分备好：18份纳米级Fe₂O₃、25份Al₂O₃、42份SiO₂、3份CaO、2份Na₂O、3份MgO、0.5份K₂O、3份TiO₂、1份ZrO₂、5份CeO₂、2份La₂O₃、5份PrO₂、1份Sm₂O₃及3份微量元素；微量元素的成份及质量份数比为：所述微量元素的成份及重量份数比为：0.2份P、0.1份S、0.1份Pt、0.2份Cr、0.3份Cu、0.2份Ni、0.2份Zn、0.1份Ag、0.2份Sr。

将上述材料用粉碎机进行破碎成粉状颗粒，颗粒直径为7μm，然后用水混合，加入的水量占水和粉状颗粒总质量的8％；再用滚球机滚动成球形物，球形物直径24mm。

将上述成形的球状物经过24小时晾干后，放入滚动式烘干炉，经过2小时烘干，然后放高频烧结炉进行烧结，烧结温度1100℃，烧结时间约4小时，然后降温至20℃取出，得到成品。

实施例2

将如下质量份数比的组分备好：19份纳米级Fe₂O₃、23份Al₂O₃、43份SiO₂、3份CaO、2份Na₂O、3份MgO、1.5份K₂O、2份TiO₂、2份ZrO₂、3份CeO₂、4份La₂O₃，4份PrO₂、2份Sm₂O₃及2份微量元素；所述微量元素的成份及重量份数比为：0.4份P、0.1份S、0.2份Pt、0.1份Cr、0.2份Cu、0.1份Ni、0.1份Zn、0.1份Ag和0.1份Sr。

将上述材料用粉碎机进行破碎成微米级粉状颗粒，颗粒直径为11μm，然后用水混合，加入的水量占水和粉状颗粒总质量的9％；再用滚球机滚动成球形物，球形物直径22mm。

将上述成形的球状物经过24小时晾干后，放入滚动式烘干炉，经过2.5小时烘干，然后放高频烧结炉进行烧结，烧结温度1200℃，烧结时间约5.5小时，然后降温至20℃取出，得到成品。

实施例3

将如下质量份数比的组分备好：20份纳米级Fe₂O₃、22份Al₂O₃、45份SiO₂、2份CaO、3份Na₂O、2份MgO、2份K₂O、1份TiO₂、3份ZrO₂、3份Ce₂O₃、5份La₂O₃、3份PrO₂、3份Sm₂O₃及及1份微量元素；所述微量元素的成份及质量份数比为：所述微量元素的成份及重量份数比为：0.5份P、0.2份S、0.1份Cr、0.1份Cu、0.2份Pt、0.1份Ni、0.1份Zn、0.3份Ag和0.1份Sr。

将上述材料用粉碎机进行破碎成粉状颗粒，颗粒直径为15μm，然后用水混合，加入的水量占水和粉状颗粒总质量的10％；再用滚球机滚动成球形物，球形物直径25mm。

将上述成形的球状物经过24小时晾干后，放入滚动式烘干炉，经过3小时烘干，然后放高频烧结炉进行烧结，烧结温度1250℃，烧结时间约6小时，然后降温至20℃取出，得到成品。

实施例4

将如下质量份数比的组分备好：18份纳米级Fe₂O₃、22份Al₂O₃、45份SiO₂、2份CaO、1份Na₂O、1份MgO、1份K₂O、1份TiO₂、1份ZrO₂、3份CeO₂、2份La₂O₃、2份PrO₂、1份Sm₂O₃及2份微量元素；所述微量元素的成份及重量份数比为：0.4份P、0.2份S、0.2份Pt、0.2份Cr、0.2份Cu、0.2份Ni、0.2份Zn、0.2份Ag和0.2份Sr。

制备方法同实施例1。

实施例5

本实施例是本发明效果方面的试验。

1.汽车选型

编号

汽车牌照

汽车型号

燃油类型

汽车排量

行驶里程

三元催化器

1

蒙BSM807

长城

93#汽油

1.3T

87000

拆除

2

蒙BPB150

瑞丰

93#汽油

2.4T

20000

拆除

3

蒙BPB160

三菱

93#汽油

2.0T

57000

拆除

4

蒙BM2872

瑞丰

93#汽油

2.4T

106000

拆除

5

鲁k92005

长城

93#汽油

2.4T

26000

拆除

安装前在尾气测试时分别都拆除了三元催化装置

测试地点：包头中油新兴汽车检测有限公司

检测地点：包头布宁机动车检测中心

测试项目：HC(碳氢化合物)，CO(一氧化碳)，NOx(氮氧化物)

测试方法及标准：点燃式发动机汽车稳态工况法GB18285－2005《点燃式发动机汽车排气污染物排放限值及测量方法(双怠速法及简易工况法)》。

2.尾气排放数据分析

根据以上数据分析，可以得出如下结论：

(1)其中蒙BSM807安装燃油催化装置后，HC(碳氢化合物)排放浓度降低45％，CO(一氧化碳)排放浓度降低66.7％，NOx(氮氧化物)排放浓度降低35％。

(2)蒙BPB150安装燃油催化装置后，HC(碳氢化合物)排放浓度降低100％，CO(一氧化碳)排放浓度降低20％，NOx(氮氧化物)排放浓度降低24％。

(3)蒙BPB160安装燃油催化器后，HC(碳氢化合物)排放浓度降低50.8％，CO(一氧化碳)排放浓度降低36.2％，NOx(氮氧化物)排放浓度降低44.95％。

(4)蒙BM2872安装燃油催化器后，HC(碳氢化合物)排放浓度降低24％，CO(一氧化碳)排放浓度降低61％，NOx(氮氧化物)排放浓度降低40％。

(5)鲁K92005安装燃油催化器后，HC(碳氢化合物)排放浓度降低31.41％，CO(一氧化碳)排放浓度降低67.74％，NOx(氮氧化物)排放浓度降低41.98％。

3.百公里油耗数据分析

根据以上数据分析，可以得出如下结论：

4.结论

从本次检测情况来看，使用本发明中的燃油催化稀土功能材料后，可进一步降低汽车尾气排放污染物浓度，其中HC(碳氢化合物)排放浓度平均降低50.24％，CO(一氧化碳)排放浓度降低平均50.3％，NOx(氮氧化物)排放浓度平均降低37.18％。汽车动力有了明显增加，燃油百公里消耗平均下降了7％。

应当指出的是，以上实验中，更换本发明催化材料前的车辆实验数据，是指车辆已安装了公开号为104923273A的中国发明专利申请中的催化材料和装置；而更换本发明催化材料后的数据，是将催化材料和装置更换为本发明中的催化材料后，测试得到的结果。

从以上数据可以看出，本发明与公开号为104923273A的中国发明专利申请相比较，汽车尾气排放污染物浓度和消耗进一步降低。

Claims (5)

1.一种燃油催化稀土功能材料，其特征是含有如下质量份数比的组分：18份纳米级Fe₂O₃、22份Al₂O₃、45份SiO₂、2份CaO、1份Na₂O、1份MgO、1份K₂O、1份TiO₂、1份ZrO₂、3份CeO₂、2份La₂O₃、2份PrO₂、1份Sm₂O₃及2份微量元素；所述微量元素的成份及重量份数比为：0.4份P、0.2份S、0.2份Pt、0.2份Cr、0.2份Cu、0.2份Ni、0.2份Zn、0.2份Ag和0.2份Sr。

2.如权利要求1所述的燃油催化稀土功能材料的制备方法，其特征是包括如下步骤：

(1)将如下质量份数比的组分准备好备用：18份纳米级Fe₂O₃、22份Al₂O₃、45份SiO₂、2份CaO、1份Na₂O、1份MgO、1份K₂O、1份TiO₂、1份ZrO₂、3份CeO₂、2份La₂O₃、2份PrO₂、1份Sm₂O₃及2份微量元素；所述微量元素的成份及重量份数比为：0.4份P、0.2份S、0.2份Pt、0.2份Cr、0.2份Cu、0.2份Ni、0.2份Zn、0.2份Ag和0.2份Sr；

(2)将步骤(1)中材料用粉碎机进行破碎成微米级粉状颗粒，然后用水混合，加入的水量占水和粉状颗粒总质量的8～10％；再用滚球机滚动成球形物；

(3)将步骤(2)中成形的球状物经过晾干后，放入烘干炉，经过烘干，然后放高频烧结炉进行烧结，升温过程：打开烧结炉把烘干好的催化功能材料放入四面可加温的烧结炉内，炉内摆放多层，然后升温至1200℃～1250℃，保持恒温，4～6小时后关闭电源保持自然降温后取出，得到成品。

3.根据权利要求2所述的燃油催化稀土功能材料的制备方法，其特征在于步骤(2)中所述粉状颗粒直径为7～15μm。

4.根据权利要求2所述的燃油催化稀土功能材料的制备方法，其特征在于步骤(2)中所述球形物的直径为20～25mm。

5.根据权利要求2所述的燃油催化稀土功能材料的制备方法，其特征在于步骤(3)中所述烘干时间为2～3小时。