CN105797743B - 一种汽车尾气净化催化剂的制备方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽车尾气净化催化剂的制备方法及其应用，属于材料合成领域。本发明的汽车尾气净化催化剂的制备方法含有如下步骤：将高铁酸钾与等摩尔量的锰盐混合，加入酸调节溶液pH值至1～2，在100～160℃温度下水热反应8～24h，所得产物经过滤、洗涤而后干燥即得到所述的催化剂。本发明的一步法制备原位掺杂铁的氧化锰的制备方法，具有制备方法简单，控制方便，产量大，易于工业化等优点。制备的铁掺杂氧化锰催化剂用于模拟汽车尾气的净化处理，表现出良好的催化性能。

Description

一种汽车尾气净化催化剂的制备方法及其应用
技术领域
本发明属于材料合成领域，特别涉及一种汽车尾气净化催化剂的制备方法及其应用。
背景技术
氮氧化合物(NOx)对环境和人体健康危害重大。其污染主要来源之一是汽车尾气。随着人均拥有车量比例的提高，我国的NOx排放量持续上升，给环境带来极大压力。控制尾气排放，努力实现零污染的主要措施之一是高效汽车尾气净化催化剂。当前市场主体为贵金属催化剂，但是贵金属存在价格昂贵，容易流失的缺点。因此非贵金属催化剂的研发和应用成为当前研究的热点之一，在非贵金属组分中，锰氧化物是常用的一类，本专利中我们采用简易的一部法制备了铁掺杂的氧化锰。
发明内容
为克服上述现有技术中存在的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种车尾气净化催化剂的制备方法。
本发明的另一个目的是提供上述制备方法所得的催化剂在汽车尾气净化中的应用。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种汽车尾气净化催化剂的制备方法，含有如下步骤：将高铁酸钾与等摩尔量的锰盐混合，加入酸调节溶液pH值至1～2，在100～160℃温度下水热反应8～24h，所得产物经过滤、洗涤而后干燥即得到所述的催化剂。
进一步的，所述的锰盐为硫酸锰。
进一步的，所述的高铁酸钾的摩尔浓度为0.065～0.26mol/L。
进一步的，所述的酸为硫酸。
上述的制备方法所得的催化剂在汽车尾气净化中的应用。
本发明的制备方法创造性的采用高铁酸钾作为氧化剂，能够使得铁更均匀的掺杂至二氧化锰当中，并且在硫酸根的保护作用下，能够得到一种新型的颗粒状的α-MnO2。
本发明具有如下有益效果：
本发明的一步法制备原位掺杂铁的氧化锰的制备方法，具有制备方法简单，控制方便，产量大，易于工业化等优点。制备的铁掺杂氧化锰催化剂用于模拟汽车尾气的净化处理，表现出良好的催化性能。
附图说明
图1为本发明的实施例1制备的催化剂的X-射线衍射图。
图2为本发明的实施例1制备的扫描电镜图。
图3为本发明的实施例1制备的催化剂的元素分析结果。
图4为本发明的实施例1制备的催化剂的活性图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
将高铁酸钾配置成0.13mol/L的溶液，而后与硫酸锰按照1:1的摩尔比混合，加入硫酸调节溶液pH值至1～2，在140℃下水热反应12h，所得产物经过滤、洗涤而后干燥即得到铁掺杂的氧化锰催化剂。
然后将上述催化剂进行表征，其XRD衍射图如图1，我们可知其与JCPDF标准卡44-0141型号的α-MnO2对应；图2为本实施例制备的催化剂的扫描电镜图，从图中可以看出其为一种纳米颗粒状，和现有技术常见的一维纳米棒并不相同；图3为相应的元素分析结果图，从图中我们可知铁均匀的掺杂至二氧化锰内。
实施例2
将高铁酸钾配置成0.13mol/L的溶液，而后与硫酸锰按照1:1的摩尔比混合，加入硫酸调节溶液pH值至1～2，在120℃下反应20h，所得产物经过滤、洗涤而后干燥即得到铁掺杂的氧化锰催化剂。
实施例3
将高铁酸钾配置成0.195mol/L的溶液，而后与硫酸锰按照1:1的摩尔比混合，加入硫酸调节溶液pH值至1～2，在140℃下反应16h，所得产物经过滤、洗涤而后干燥即得到铁掺杂的氧化锰催化剂。
实施例4
将高铁酸钾配置成0.26mol/L的溶液，而后与硫酸锰按照1:1的摩尔比混合，加入硫酸调节溶液pH值至1～2，在160℃下反应8h，所得产物经过滤、洗涤而后干燥即得到铁掺杂的氧化锰催化剂。
实施例5
将高铁酸钾配置成0.195mol/L的溶液，而后与硫酸锰按照1:1的摩尔比混合，加入硫酸调节溶液pH值至1～2，在140℃下反应12h，所得产物经过滤、洗涤而后干燥即得到铁掺杂的氧化锰催化剂。
实施例6
将高铁酸钾配置成0.13mol/L的溶液，而后与硫酸锰按照1:1的摩尔比混合，加入硫酸调节溶液pH值至1～2，在140℃下反应10h，所得产物经过滤、洗涤而后干燥即得到铁掺杂的氧化锰催化剂。
实施例7
将高铁酸钾配置成0.13mol/L的溶液，而后与硫酸锰按照1:1的摩尔比混合，加入硫酸调节溶液pH值至1～2，在140℃下反应12h，所得产物经过滤、洗涤而后干燥即得到铁掺杂的氧化锰催化剂。
实施例8
将高铁酸钾配置成0.065mol/L的溶液，而后与硫酸锰按照1:1的摩尔比混合，加入硫酸调节溶液pH值至1～2，在100℃下反应24h，所得产物经过滤、洗涤而后干燥即得到铁掺杂的氧化锰催化剂。
实施例9
采用自组装的固定床反应器评价装置测试催化剂对NO的转化率。进料混合气包括NO(550ppm)，NH3(550ppm)，O2(6.8％)，Ar为载气，总流量分别为100ml/min，250ml/min和450ml/min。将0.1800g(0.15ml)60-100目的催化剂与石英砂混合倒入石英管中，置于反应炉中，测试对模拟汽车尾气的消除效果实施例1制备的催化剂的活性图如附图4。从图可见，所制备的催化剂在低温下即可实现对NO的高效催化转化。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制，但凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均应落在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种汽车尾气净化催化剂的制备方法，其特征在于：含有如下步骤：将高铁酸钾与等摩尔量的硫酸锰混合，加入酸调节溶液pH值至1～2，在100～160℃温度下水热反应8～24h，所得产物经过滤、洗涤而后干燥即得到所述的催化剂。
2.根据权利要求1所述的汽车尾气净化催化剂的制备方法，其特征在于：所述的高铁酸钾的摩尔浓度为0.065～0.26mol/L。
3.根据权利要求1所述的汽车尾气净化催化剂的制备方法，其特征在于：所述的酸为硫酸。
4.权利要求1～3任一项所述的制备方法所得的催化剂在汽车尾气净化中的应用。
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