CN1879961A - 用于汽车尾气净化的La1－xAgxMnO3钙钛矿型催化剂 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于汽车尾气净化的La_1－X Ag_XMnO₃钙钛矿型催化剂。由镧元素、银元素构成钙钛矿ABO₃结构中的A位；锰元素构成B位；其中：0.05≤X≤0.4。镧元素和银元素摩尔量的总和与锰元素和氧元素摩尔量之比为1∶1∶3。通过晶相分析，钙钛矿结构占催化剂的95％以上。本发明通过调整镧元素和银元素的比例，提高对不同汽车排气系统的适应性，以达到最优的净化效果。该系列催化剂具有良好的抗中毒性能，可有效对抗铅、硫等的毒害，具有对恶劣环境适应性强的优点。由于含锰钙钛矿烧成温度高，该系列催化剂热稳定性好，适合汽车尾气排气温度高，温度变化范围大的特点。该催化剂结构简单、原料丰富、成本低廉，适合我国作为发展中国家的现实条件，具有推广价值。

Description

用于汽车尾气净化的La1-xAgxMnO3钙钛矿型催化剂

                                技术领域

本发明涉及催化剂技术领域，特别涉及一种用于汽车尾气净化的La_1-xAg_xMnO₃钙钛矿型催化剂。

                                背景技术

自20世纪60年代以来，汽车排气污染物问题日益严重，促使国内外的研究人员开发了各种各样的降低排放的技术措施。净化汽车尾气最有效的措施就是在汽车排气系统上加装催化转化器。目前催化转化器的活性成分主要是Pt、Pd和Rh等贵金属，不仅资源有限、价格昂贵且抗中毒能力和热稳定极差，难以满足我国汽车工业高速发展、环境保护日益严格的形式要求。因此，开发新型高性能/价格比的车用催化剂就成为我国科研工作者的急迫任务。

                                发明内容

本发明的目的就是克服上述现有技术中的不足，而提供一系列用于汽车尾气净化，由镧、银、锰和氧组成的La_1-xAg_xMnO₃钙钛矿型催化剂。该催化剂净化效率高、价格低廉，抗中毒能力强、热稳定性好。

本发明的技术方案是：在La_1-xAg_xMnO₃催化剂中，由镧元素、银元素构成钙钛矿ABO₃结构的A位，锰元素构成B位；

其中：0.05≤X≤0.4。

镧元素和银元素摩尔量的总和与锰元素和氧元素摩尔量之比为1∶1∶3。

通过晶相分析，钙钛矿结构占催化剂的95％以上。

催化剂中各元素成分的定量分析采用光电子能谱(XPS)方法，X射线源为MgKα射线(1253.6ev)。晶相分析通过X射线衍射(XRD)方法，辐射源为CuKa，滤波Mn，比较标准为纯物质XRD标准图谱。

本专利的优点为：1、通过调整镧元素和银元素的比例，提高对不同汽车排气系统的适应性，以达到最优的净化效果。2、该系列催化剂具有良好的抗中毒性能，可有效对抗铅、硫等的毒害，具有对恶劣环境适应性强的优点。3、由于含锰钙钛矿烧成温度高，该系列催化剂热稳定性好，适合汽车尾气排气温度高，温度变化范围大的特点。4、该催化剂结构简单、原料丰富、成本低廉，适合我国作为发展中国家的现实条件，具有推广价值。

                                附图说明

图1：实施例中La_1-xAg_xMnO₃对CH₄的催化活性图。

                              具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明，根据附图我们在表中例举了X的简单3个值，其他数值均在本发明的范围之中。

1、催化剂试验：

本发明采用的试验原料气中CH₄的体积比浓度为1.5％，CO的体积比浓度为0.53％，其余为N₂，空速为1.5×10⁴h^-1，各种不同配比的La_1-xAg_xMnO₃化合物作为催化剂进行试验，使用效果如下表和附图所示。

从上图可看出，当X＝0.2时活性最高，对应的CH₄的氧化温度为400℃～550℃，而当X＜0.2时，随着银的取代量的增大活性升高，这主要因为在保持钙钛矿单相结构前提下，晶格中Ag⁺的增加，有利于催化活性的提高；X＞0.2时，随银取代量增加而活性下降，其原因也是由于Ag⁺离子掺杂量大，使化合物不能完全保持钙钛矿相，从而影响了催化剂的活性；在X＝0.2时，其转化效率相对也是最高的。而从上表可以看出CO随反应温度的升高转化率单纯升高，只是转化率升高的速度不一样。

上述效果是本发明不同于其它钙钛矿催化剂的主要特征。

另外，由于各种汽车排气系统的温度不同，可以通过调整镧元素和银元素的比例来适应不同的使用环境。

2、附载催化剂使用效果：

附载方法为：选用合适的堇青石蜂窝陶瓷作为催化剂载体，载体规格为：孔形状为直通型方孔，孔数400cell/in²，壁厚0.20mm，外形尺寸为120(长轴)×80(短轴)×120(高)mm。将载体用1mol/L的硝酸酸洗2h，分别用自来水和去离子水洗净烘干。酸洗过程为Al³⁺的溶解、Mg²⁺溶解及SiO₂的脱落三个阶段。酸处理可以达到以下效果：增大表面粗糙度和比表面、改变晶胞参数，从而调节载体质量密度和吸水率。

采用浸渍负载活性氧化铝涂层，活性氧化铝涂层的负载量为10％。涂层浆液的制备以铝溶胶作为成膜剂，拟薄水铝石作为破膜剂，添加剂的添加量为3％。经过烘干、焙烧即得所需载体。

纯稀土钙钛矿采用浸渍法：配制一定浓度的钙钛矿结构配比的硝酸盐溶液，将复合载体在该溶液中浸泡30min，吹去孔内多余的溶液，阴干2h，120℃干燥6h后400℃预煅烧2h，然后负载催化剂在更高的温度下煅烧2h，煅烧温度为750℃。

将上述自制催化转化器装于东风朝阳柴油机制造有限公司生产的CY 4102型增压柴油机，采用国际标准欧III规定的ESC测试规程，进行发动机台架试验。结果为：CO的转化率为63％；HC的转化率为55％；NO的转化率为19％；PM的转化率为35％。

另将上述催化转化器装于东风朝阳柴油机制造有限公司的CY 6102BZQ型增压柴油机，采用相同的EST测试规程，进行发动机台架试验。结果为：CO的转化率为68％；HC的转化率为48％；NO的转化率为14％；PM的转化率为30％。

在实际使用中，该系列催化剂事先负载于催化转化器载体上，然后将转化器安装于汽车发动机排气系统适当位置，在汽车发动机运转过程中，排出的废气经过转化器内部，与负载有该系列催化剂的载体表面发生作用，从而达到净化排放污染物的目的。

Claims (3)

1.一种用于汽车尾气净化的La_1-XAg_XMnO₃钙钛矿型催化剂，由La_1-XAg_XMnO₃构成催化剂，其特征是由镧元素、银元素构成钙钛矿ABO₃结构的A位，锰元素构成B位；其中：0.05≤X≤0.4。

2.如权利要求1所述的一种用于汽车尾气净化的La_1-XAg_XMnO₃钙钛矿型催化剂，其特征是所述的镧元素和银元素摩尔量的总和与锰元素和氧元素摩尔量之比为1∶1∶3。

3.如权利要求1所述的一种用于汽车尾气净化的La_1-XAg_XMnO₃钙钛矿型催化剂，其特征是所述的催化剂中呈钙钛矿结构占95％以上。

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