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一种含不同形貌隐钾锰矿型钾锰复合氧化物的整体式催化剂及其制备方法、应用

更新时间:2024-01-14
一种含不同形貌隐钾锰矿型钾锰复合氧化物的整体式催化剂及其制备方法、应用 专利申请类型:发明专利;
地区:辽宁-沈阳;
源自:沈阳高价值专利检索信息库;

专利名称:一种含不同形貌隐钾锰矿型钾锰复合氧化物的整体式催化剂及其制备方法、应用

专利类型:发明专利

专利申请号:CN202210193802.3

专利申请(专利权)人:沈阳师范大学
权利人地址:辽宁省沈阳市黄河北大街253号(道义开发区)

专利发明(设计)人:于学华,赵震,彭超,王斓懿,于迪,张春雷,史建军

专利摘要:本发明公开了一种含不同形貌隐钾锰矿型钾锰复合氧化物的整体式催化剂的制备方法,包括:在高锰酸钾水溶液中,采用水热法在DPF上原位生长隐钾锰矿型钾锰复合氧化物,得到所述整体式催化剂记为K‑OMS‑2/DPF,其中在不同浓度及pH的高锰酸钾水溶液中,能够得到不同形貌的催化剂;本发明以高锰酸钾和葡萄糖为原料,利用水热法在DPF上原位生长不同形貌的隐钾锰矿型钾锰复合氧化物,通过调控不同形能够增强与炭烟颗粒的有效接触来提高催化剂的活性;本发明提供的制备方法具有工艺简单、可控性强、实用性强,无需特殊设备和苛刻条件等优点。

主权利要求:
1.一种含不同形貌隐钾锰矿型钾锰复合氧化物的整体式催化剂的制备方法,其特征在于,包括:在高锰酸钾水溶液中,采用水热法在DPF上原位生长隐钾锰矿型钾锰复合氧化物,得到所述整体式催化剂记为K‑OMS‑2/DPF,其中在不同浓度及pH的高锰酸钾水溶液中,能够得到不同形貌的催化剂,记为K‑OMS‑2/DPF‑mx‑pHy,m代表高锰酸钾的含量,pH代表酸碱性;
所述制备方法,具体包括如下步骤:
1)预处理DPF;
2)将预处理后的DPF放入到葡萄糖溶液中充分浸渍后取出;干燥去掉多余液体;再将干燥后的样品进行碳化操作,得到DPF@C材料;
3)将DPF@C材料及不同浓度、pH的高锰酸钾水溶液分别放入反应釜中,将反应釜密封后转移至100‑160℃恒温条件下反应6‑18h;反应结束后,冷却至室温取出反应后的材料,洗o
涤并去掉材料上的多余液体;将样品放置于60‑100 C恒温条件下干燥8‑10h,最后在350‑o
750 C下煅烧3‑5h,得到所述整体式催化剂为K‑OMS‑2/DPF。
2.根据权利要求1所述的一种含不同形貌隐钾锰矿型钾锰复合氧化物的整体式催化剂的制备方法,其特征在于,步骤1)中所述预处理DPF的方法依次包括:切割、煅烧及稀硝酸浸泡;其中煅烧温度为550‑1000℃,时间为2‑8h;稀硝酸浓度为0.1‑2.4mol/L。
3.根据权利要求1所述的一种含不同形貌隐钾锰矿型钾锰复合氧化物的整体式催化剂的制备方法,其特征在于,步骤2)中葡萄糖浓度为0.2‑1.2mol/L,碳化时需要通入氮气进行碳化,其中在氮气气氛中碳化温度为300‑550℃,氮气流速为80‑100mL/min。
4.根据权利要求1所述的一种含不同形貌隐钾锰矿型钾锰复合氧化物的整体式催化剂的制备方法,其特征在于,步骤3)中高锰酸钾的质量范围为小于2.5g;高锰酸钾水溶液的pHo值为1‑13;煅烧时的升温速率为1‑5 C/min。
5.根据权利要求1所述的一种含不同形貌隐钾锰矿型钾锰复合氧化物的整体式催化剂的制备方法,其特征在于,不同形貌的催化剂具体为:不同高锰酸钾浓度条件下合成的锰基氧化物均为K2‑xMn8O16,在高锰酸钾溶液的pH值为1时,合成的锰基氧化物为Mn2O3和K2‑xMn8O16,pH值为3‑13时,合成的锰基氧化物均为K2‑xMn8O16。
6.根据权利要求1所述的一种含不同形貌隐钾锰矿型钾锰复合氧化物的整体式催化剂o的制备方法,其特征在于,步骤3)煅烧时是以1‑5 C/min的升温速率程序升温至350‑750oC。
7.一种含不同形貌隐钾锰矿型钾锰复合氧化物的整体式催化剂,其特征在于,所述催化剂由权利要求1‑6任一所述的方法制备而得到,催化剂由DPF载体分别和不同形貌隐钾锰矿型钾锰复合氧化物组成,所述催化剂在不同高锰酸钾浓度以及酸碱性条件下具有的形貌包括棒状、网状、片状。
8.根据权利要求7所述的一种含不同形貌隐钾锰矿型钾锰复合氧化物的整体式催化剂,其特征在于,具有棒状隐钾锰矿型钾锰复合氧化物的直径为10nm‑100nm,长度为
200nm‑3μm。 说明书 : 一种含不同形貌隐钾锰矿型钾锰复合氧化物的整体式催化剂
及其制备方法、应用技术领域[0001] 本发明公开涉及催化剂制备及其应用技术领域,尤其涉及一种含不同形貌隐钾锰矿型钾锰复合氧化物的整体式催化剂及其制备方法、应用。背景技术[0002] 与汽油发动机相比,柴油发动机具有高热效率、经济性好、较低的CO排放量、经久耐用和性能稳定等特点,因此在汽车上的应用受到了广泛的关注。然而由于工况原因柴油车会排放许多污染物如:颗粒物(PM)、NOx、HC、CO、多环芳烃以及少量的金属离子等。其中,颗粒物(PM)是污染最严重、最难消除的污染物(主要由干碳、可溶解性有机物(SOF)和少量的硫酸、硫酸盐构成),对大气环境及人类身体健康危害极大,引起了人们广泛的关注。[0003] 目前,针对柴油机炭烟颗粒物的消除,人们侧重于开发各种技术来控制这些污染物的排放,以及实施更严格的炭烟排放法规来推动多种策略的发展,这些策略可以分为三种:柴油的清洁化、发动机的改进和尾气排放后处理技术。柴油的清洁技术和发动机的改进技术为机内净化,尾气后处理技术属于机外净化。柴油车催化后处理技术是高效净化机动车尾气排放PM2.5的必要手段,而此技术研究所面临的挑战是如何设计并制备出涂覆在尾气后处理过滤器表面的高性能的催化剂以及高活性催化剂在过滤器表面的高效涂覆。在催化剂方面,锰基氧化物,尤其是隐钾锰矿型钾锰复合氧化物,不仅资源丰富,原料成本低和环境友好等特点,而且对炭烟催化燃烧表现出优异的性能。因此,将隐钾锰矿型钾锰复合氧化物涂覆在尾气后处理过滤器表面具有很强的应用潜力。而在催化剂涂覆方面,传统的工业涂覆方式主要是先制备粉末催化剂,然后在将粉末催化剂与硅溶胶、铝溶胶及粘合剂等混合形成涂覆浆料,最后利用专用涂覆机将浆料涂覆在柴油颗粒过滤器(DPF)壁上,随后再进行烘干、煅烧得到含有催化剂的DPF(CDPF)。通过涂覆方式制备的CDPF,其中DPF载体只作为一个间接的支撑体,活性涂层才是催化活性成分的真实载体,可称为DPF载体催化剂的“第二载体”。这种涂覆方式通常会带来一些长期存在的问题,比如催化剂活性位点的暴露不可控、催化剂的利用率低、及涂层的附着力差、工艺及设备复杂等问题。[0004] 故提供一种方法实现在DPF载体上原位生长活性组分是人们亟待解决的问题。发明内容[0005] 鉴于此,本发明公开提供了一种含不同形貌隐钾锰矿型钾锰复合氧化物的整体式催化剂及其制备方法、应用,通过调控不同形貌的催化剂,增强催化剂与炭烟颗粒的有效接触,从而实现提高催化剂活性的目的。[0006] 本发明提供的技术方案,具体为,一种含不同形貌隐钾锰矿型钾锰复合氧化物的整体式催化剂的制备方法,包括:在高锰酸钾水溶液中,采用水热法在DPF上原位生长隐钾锰矿型钾锰复合氧化物,得到所述整体式催化剂记为K‑OMS‑2/DPF,其中在不同浓度及pH的高锰酸钾水溶液中,能够得到不同形貌的催化剂,记为K‑OMS‑2/DPF‑mx‑pHy,m代表高锰酸钾的含量,pH代表酸碱性。[0007] 优选地,具体包括如下步骤:[0008] 1)预处理DPF;[0009] 2)将预处理后的DPF放入到葡萄糖溶液中充分浸渍后取出;干燥去掉多余液体;再将干燥后的样品进行碳化操作,得到DPF@C材料;[0010] 3)将DPF@C材料及不同浓度、pH的高锰酸钾水溶液分别放入反应釜中,将反应釜密封后转移至100‑160℃恒温条件下反应6‑18h;反应结束后,冷却至室温取出反应后的材料,洗涤并去掉材料上的多余液体;将样品放置于60‑100℃恒温条件下干燥8‑10h,最后在350‑750℃下煅烧3‑5h,得到所述整体式催化剂为K‑OMS‑2/DPF。[0011] 优选地,步骤1)中所述预处理DPF的方法依次包括:切割、煅烧及稀硝酸浸泡;其中煅烧温度为550‑1000℃,时间为2‑8h;稀硝酸浓度为0.1‑2.4mol/L。[0012] 优选地,步骤2)中葡萄糖浓度为0.2‑1.2mol/L,碳化时需要通入氮气进行碳化,其中在氮气气氛中碳化温度为300‑550℃,氮气流速为80‑100mL/min。[0013] 优选地,步骤3)中高锰酸钾的质量范围为0‑2.5g;高锰酸钾水溶液的pH值为1‑13;煅烧时的升温速率为1‑5℃/min。[0014] 优选地,不同形貌的催化剂具体为:不同高锰酸钾浓度条件下合成的锰基氧化物均为K2‑xMn8O16,在高锰酸钾溶液的pH值为1时,合成的锰基氧化物为Mn2O3和K2‑xMn8O16,pH值为3‑13时,合成的锰基氧化物均为K2‑xMn8O16。[0015] 优选地,步骤3)煅烧时是以1‑5℃/min的升温速率程序升温至350‑750℃。[0016] 第二方面,本发明提供了一种含不同形貌隐钾锰矿型钾锰复合氧化物的整体式催化剂,所述催化剂由上述方法制备而得到,催化剂由DPF载体分别和不同形貌隐钾锰矿型钾锰复合氧化物组成,所述催化剂在不同高锰酸钾浓度以及酸碱性条件下具有的形貌包括棒状、网状、片状。[0017] 优选地,具有棒状隐钾锰矿型钾锰复合氧化物的直径为10nm‑100nm,长度为200nm‑3μm。[0018] 第三方面,一种含不同形貌隐钾锰矿型钾锰复合氧化物的整体式催化剂的应用,所述催化剂可用于炭烟颗粒的催化燃烧反应中。[0019] 本发明提供的一种含不同形貌隐钾锰矿型钾锰复合氧化物的整体式催化剂的制备方法,通过物理或者化学方法在DPF载体上原位生长活性组分。由于炭烟颗粒的催化燃烧是一个气(反应气)‑固(炭烟颗粒)‑固(催化剂)三相的深度氧化反应。催化剂与炭烟颗粒之间的接触是一个非常关键的因素。相比涂覆相同重量的粉末催化剂,本发明在DPF上原位构建一些特殊形貌的纳米结构能够暴露出更多的炭烟‑催化剂接触面积从而进一步提升炭烟颗粒燃烧效率。同时,通过原位生长的方式,能够在相同厚度涂层下大幅度减少催化剂消耗,从而有利于节约成本。[0020] 本发明以高锰酸钾和葡萄糖为原料,利用水热法在DPF上原位生长不同形貌的隐钾锰矿型钾锰复合氧化物,通过调控不同形能够增强与炭烟颗粒的有效接触来提高催化剂的活性。上述制备方法具有工艺简单、可控性强、实用性强,无需特殊设备和苛刻条件等优点。[0021] 应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,并不能限制本发明的公开。附图说明[0022] 此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,示出了符合本发明的实施例,并与说明书一起用于解释本发明的原理。[0023] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,对于本领域普通技术人员而言,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。[0024] 图1为本发明公开实施例1提供的DPF载体的扫描电镜照片;[0025] 图2为本发明公开实施例1提供的DPF@C材料的扫描电镜照片;[0026] 图3为本发明公开实施例1提供的K‑OMS‑2/DPF‑mx‑pH7材料的扫描电镜照片;[0027] 图4为本发明公开实施例1提供的K‑OMS‑2/DPF‑mx‑pH7材料的XRD图;[0028] 图5为本发明公开实施例2提供的K‑OMS‑2/DPF‑m7‑pHy材料的扫描电镜照片。具体实施方式[0029] 这里将详细地对示例性实施例进行说明,其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时,除非另有表示,不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反,它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的系统的例子。[0030] 为解决现有技术中,针对柴油机炭烟颗粒物催化剂活性位点的暴露不可控、催化剂的利用率低、及涂层的附着力差、工艺及设备复杂等问题。首先本实施方案提供了一种含不同形貌隐钾锰矿型钾锰复合氧化物的整体式催化剂的制备方法,包括:在高锰酸钾水溶液中,采用水热法在DPF上原位生长隐钾锰矿型钾锰复合氧化物,得到所述整体式催化剂记为K‑OMS‑2/DPF,其中在不同浓度及pH的高锰酸钾水溶液中,能够得到不同形貌的催化剂,记为K‑OMS‑2/DPF‑mx‑pHy,m代表高锰酸钾的含量,pH代表酸碱性。[0031] 具体包括如下步骤:[0032] 1)预处理DPF;[0033] 预处理DPF的方法依次包括:切割、煅烧及稀硝酸浸泡;其中煅烧温度为550‑1000℃,时间为2‑8h;稀硝酸浓度为0.1‑2.4mol/L。[0034] 具体实施时,可将DPF切割成大小均一的小立方体,并打磨边缘毛刺使其平整光滑。随后将其小立方体放入马弗炉程序升温控制焙烧,冷却至室温后从马弗炉中取出,放入稀硝酸溶液浸泡12‑48h。[0035] 用蒸馏水冲洗稀硝酸浸泡后的DPF小立方体直至洗涤液为中性;[0036] 最后用洗耳球吹去残留液体,放入烘箱干燥过夜并放在储藏箱中储存。[0037] 通过上述步骤处理后利于去除载体内外表面的杂质,同时也利于隐钾锰矿型钾锰复合氧化物在其表面以及孔道内部的原位生长。[0038] 2)将预处理后的DPF放入到葡萄糖溶液中充分浸渍后取出;干燥去掉多余液体;再将干燥后的样品进行碳化操作,得到DPF@C材料;[0039] 其中,步骤2)中葡萄糖浓度为0.2‑1.2mol/L,碳化时需要通入氮气进行碳化,其中在氮气气氛中碳化温度为300‑550℃,氮气流速为80‑100mL/min。[0040] 具体操作时,可采用如下步骤:首先,称取一定量一水葡萄糖,溶解于去离子水中,充分搅拌以形成均匀葡萄糖溶液。将预处理后的DPF小立方体放入到该葡萄糖溶液中,充分浸渍后取出并用洗耳球吹干多余液体,放入80‑120℃烘箱干燥过夜。最后,将干燥的样品放入管式炉中,通入N2进行炭化操作,以得到DPF@C材料。[0041] 上述制备步骤工艺简单、成本低,对环境无污染、符合绿色化学的要求;步骤2)中将吸附有葡萄糖的DPF进行碳化,通过碳化可以在DPF载体上形成一层覆盖度均匀的碳膜,同时又因为碳源为葡萄糖的溶液,能够保证DPF的丰富孔道内均布满葡萄糖溶液,碳化后在整个DPF载体的内外表面均可以形成一层均匀的碳膜,该碳膜是后续K‑OMS‑2的在DPF内外表面负载的关键。[0042] 3)将DPF@C材料及不同浓度、pH的高锰酸钾水溶液分别放入反应釜中,将反应釜密封后转移至100‑160℃恒温条件下反应6‑18h;反应结束后,冷却至室温取出反应后的材料,洗涤并去掉材料上的多余液体;将样品放置于60‑100℃恒温条件下干燥8‑10h,最后在350‑750℃下煅烧3‑5h,得到所述整体式催化剂为K‑OMS‑2/DPF。[0043] 步骤3)的具体操作方法为:首先,称取不同量的高锰酸钾,溶解于不同pH值的去离子水中以形成均相溶液,并转移至水热反应釜,溶液的pH值通过HNO3和KOH的量进行调控。随后,将DPF@C材料放入反应釜中,将其密封后转移至烘箱100‑160℃恒温6‑18h。反应结束后,冷却至室温取出反应后的催化剂,用大量去离子水洗涤并用洗耳球吹干多余液体。将样品放置于60‑100℃烘箱中干燥8‑10h,最后在350‑750℃下煅烧3‑5h。[0044] 步骤3)中高锰酸钾的质量范围为0‑2.5g;高锰酸钾水溶液的pH值为1‑13;煅烧时的升温速率为1‑5℃/min。[0045] 上述不同形貌的催化剂具体为:不同高锰酸钾浓度条件下合成的锰基氧化物均为K2‑xMn8O16,在高锰酸钾溶液的pH值为1时,合成的锰基氧化物为Mn2O3和K2‑xMn8O16,pH值为3‑13时,合成的锰基氧化物均为K2‑xMn8O16。[0046] 步骤3)中煅烧时是以1‑5℃/min的升温速率程序升温至350‑750℃。[0047] 上述制备方法制备工艺简单和实现规模化生产;在步骤3)中高锰酸钾溶液的浓度和pH值的调控是本发明的关键,其中高锰酸钾溶液的浓度可以决定高锰酸钾与DPF载体上的碳膜反应程度及K‑OMS‑2纳米棒的长径比;pH值的变化对K‑OMS‑2的形貌和晶型具有较大的影响,随着pH值的增加,锰基氧化物的形貌由层状结构变成棒状结构,然后变成球状和棒状混合的结构,其晶型由Mn2O3和K2‑xMn8O16的混相逐步变成单一的K2‑xMn8O16(K‑OMS‑2)晶型结构;[0048] 本实施方案还提供了一种含不同形貌隐钾锰矿型钾锰复合氧化物的整体式催化剂,催化剂由上述方法制备而得到,催化剂由DPF载体分别和不同形貌隐钾锰矿型钾锰复合氧化物组成,催化剂在不同高锰酸钾浓度以及酸碱性条件下具有的形貌包括棒状、网状、片状。[0049] 具有棒状隐钾锰矿型钾锰复合氧化物的直径为10nm‑100nm,长度为200nm‑3μm。[0050] 一种含不同形貌隐钾锰矿型钾锰复合氧化物的整体式催化剂的应用,上述催化剂可用于炭烟颗粒的催化燃烧反应中,所有催化剂均能在450℃以下将炭烟颗粒完全去除。[0051] 下面结合具体的实施例对本发明进行更近一步的解释说明,但是并不用于限制本发明的保护范围。[0052] 实施例1[0053] 预处理DPF载体[0054] 首先,将DPF切割成长×宽×高为1cm×1cm×1cm的小立方体,用砂纸打磨边缘毛刺使其平整光滑,随后将其小立方体放入马弗炉程序升温控制焙烧,焙烧温度为550‑1000℃,焙烧时间2‑8h。冷却至室温后从马弗炉中取出,放入0.1‑2.4mol/L稀硝酸溶液浸泡12‑48h。用蒸馏水冲洗稀硝酸浸泡后的DPF小立方体直至洗涤液为中性。最后洗耳球吹去残留液体,放入80‑120℃烘箱干燥过夜并放在储藏箱中储存。[0055] 制备DPF@C材料[0056] 首先,称取0.2‑4.5g一水葡萄糖,溶解于20‑60mL去离子水中,充分搅拌以形成均匀葡萄糖溶液。将预处理后的DPF小立方体放入到该葡萄糖溶液中,充分浸渍后取出并用洗耳球吹干多余液体,放入80‑120℃烘箱干燥过夜。最后,将干燥的样品放入管式炉中,通入N2进行炭化(300‑550℃,氮气流速80‑100mL/min操作,以得到DPF@C材料。[0057] 制备K‑OMS‑2/DPF‑mx‑pH7材料[0058] 按化学计量比称取0‑2.5g高锰酸钾置于250mL烧杯中,加入80‑120mL去离子水并在磁力搅拌下搅拌0.5h得均匀高锰酸钾溶液。将该溶液转移至150mL水热反应釜,并将DPF@C材料直立的放入溶液中。值得注意的是,在放入DPF@C材料前应首先放入承垫物,使其材料在水热反应过程一直处于悬空状态。随后,将其反应釜密封并转移至烘箱100‑160℃恒温反应6‑18h。反应结束后,冷却至室温取出反应后的DPF催化剂,用大量去离子水洗涤并用洗耳球吹干多余液体。将样品放置于60‑100℃烘箱中干燥8‑10h,最后在350‑750℃下煅烧3‑5h,得到K‑OMS‑2/DPF‑mx‑pH7催化剂。图3为K‑OMS‑2/DPF‑mx‑pH7材料的扫描电镜照片,由图3可以看出不同高锰酸钾含量条件制备K‑OMS‑2/DPF‑mx‑pH7催化剂在DPF表面以及孔道内部形成了均匀、密集的纳米棒结构。随着高锰酸钾含量的增加,纳米棒的直径逐渐增加,相反纳米棒的长度却逐渐减短。纳米棒的直径在10nm‑100nm范围,长度在200nm‑3μm范围。图4为不同高锰酸钾含量条件制备K‑OMS‑2/DPF‑mx‑pH7催化剂以及纯载体DPF的XRD图,由图可以看出不同高锰酸钾含量条件制备的K‑OMS‑2/DPF‑mx‑pH7催化剂均具有明显的隐钾锰矿K2‑xMn8O16材料特征衍射峰。表1为不同高锰酸钾含量条件下制备K‑OMS‑2/DPF‑mx‑pH7催化剂对炭烟颗粒的燃烧均具有良好的活性。[0059] 表1不同高锰酸钾含量条件下制备K‑OMS‑2/DPF‑mx‑pH7催化剂催化燃烧炭烟颗粒的性能[0060][0061] 实施例2[0062] K‑OMS‑2/DPF‑m7‑PHy材料的制备方法[0063] 按化学计量比称取0‑2.5g高锰酸钾置于250mL烧杯中,加入80‑120mL不同pH值的去离子水并在磁力搅拌下搅拌0.5h得均匀溶液。溶液的pH值(pH=1,3,5,9,11,13)通过HNO3和KOH的量进行调控。将该溶液转移至150mL水热反应釜,并采用具体实施1中相同的原理将DPF@C材料直立的放入溶液中。随后,将其反应釜密封并转移至烘箱100‑160℃恒温反应6‑18h。反应结束后,冷却至室温取出反应后的DPF催化剂,用大量去离子水洗涤并用洗耳球吹干多余液体。将样品放置于60‑100℃烘箱中干燥8‑10h,后在马弗炉中在350‑750℃煅烧3‑5h,升温速率为5℃/min。图5为不同pH值条件下制备K‑OMS‑2/DPF‑m7‑pHy催化剂的扫描电镜照片,由图5可以看出在强酸性条件下,催化剂形貌为网状结构,随着酸性的减弱,均匀且密集的短棒棒状结构出现。在弱酸性条件下,短棒状结构逐渐长。然而催化剂的形貌变化在碱性条件时却明显相反。在弱碱性条件下,催化剂呈现长棒结构,随着碱性的短棒结构出现。而强碱性条件下出现部分片状结构。不同pH值条件制备的K‑OMS‑2/DPF‑m7‑pHy催化剂均经过验证均具有明显的隐钾锰矿型钾锰复合氧化物特征衍射峰。表2为不同pH值条件下制备K‑OMS‑2/DPF‑m7‑pHy催化剂对炭烟颗粒的燃烧性能,从中可以看出所制备催化剂均具有良好的活性。[0064] 表2不同pH值条件下制备K‑OMS‑2/DPF‑m7‑pHy催化剂催化燃烧炭烟颗粒的性能[0065][0066][0067] 实施例3[0068] 催化剂活性的评价方法:利用气相色谱检测系统,催化剂采用固定床方式;[0069] 具体步骤:首先,按照活性组分与炭烟重量比为10:1称取炭烟,加入4‑10ml无水乙醇,并在60‑100Hz下超声振荡10‑20min,以至于炭烟能够均匀分散。随后放入制备的K‑OMS‑2/DPF‑m4‑pHy催化剂充分浸渍并用洗耳球吹干多余液体。最后,将样品放置于40‑90℃烘箱中干燥6‑10h。将与炭烟混合的K‑OMS‑2/DPF‑m4‑pHy用石英棉包覆并其装入36mm石英反应管中。控制气体流量为50mL/min,气体中NO的体积含量为2000ppm,O2的体积含量为10%,余量为Ar;升温速率控制为2℃/min左右。[0070] 评价方式:催化剂的氧化能力强弱采用炭烟颗粒物的燃烧温度来表示,其中,炭烟颗粒物的起燃温度(T10)、燃烧速率最大时对应的温度(T50)和燃尽温度(T90),分别表示炭烟燃烧完成10%、50%和90%时对应的温度点,其计算方法是通过对程序升温氧化反应中炭黑燃烧产生的CO2与CO的曲线进行积分,CO2与CO积分面积之和的10%、50%、90%的数值m所对应的温度点即为T10、T50和T90。其中SCO2表示催化剂在炭烟在燃烧速率最大时对应的CO2选择性。纯DPF载体上炭烟颗粒的催化燃烧结果如表3所示,由表可以看出在不存在催化剂的情况下,纯炭烟的燃烧温度较高,说明本发明所制备的K‑OMS‑2/DPF‑m7‑pHy催化剂对炭烟颗粒的催化燃烧具有较高的催化活性。[0071] 表3纯炭烟颗粒的催化燃烧活性[0072][0073] 本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后,将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化,这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的,本发明的真正范围和精神由权利要求指出。[0074] 应当理解的是,本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构,并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

专利地区:辽宁

专利申请日期:2022-03-01

专利公开日期:2024-06-18

专利公告号:CN114733514B

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