本發(fā)明涉及催化劑
技術領域：
，具體涉及一種適用于二沖程油鋸尾氣凈化三元催化劑的耐高溫儲氧材料及其制備方法。
背景技術：
：二沖程油鋸是一款應用于園林護理、伐木等領域的一種動力工具，由于轉(zhuǎn)速高，要求功率大，而控制排放就要損失很大的功率。解決這款機器排放的途徑有兩種：一是通過分層掃氣氣缸降低排放，達到標準限值，而此技術一直被國外主流廠家專利所控制；二是通過增加后處理催化器+發(fā)動機優(yōu)化方式達到，此時為了保證機器工作性能，要求過量空氣系數(shù)達到0.9以下，由于氧含量不足，催化器轉(zhuǎn)化效率不高，往往不能滿足現(xiàn)行歐美排放標準。而要將空燃比一直控制在理論范圍內(nèi)是比較困難的。所以，我們主要致力于拓寬催化劑的工作窗口來提高催化器的轉(zhuǎn)化效率。儲氧材料是三元催化劑的核心組成部分之一。通過研究表明，Ce有吸氧和放氧的作用，可以用來改善凈化過程中的氧化-還原反應。加入La則可以有效的提高Ce的儲氧能力。鈰有+3和+4兩種氧化態(tài)，當尾氣在富氧和貧氧之間交替變化時，Ce4+和Ce3+交替產(chǎn)生，從而使尾氣在貧氧條件下因鈰被還原放氧而幫助HC和CO的氧化。而當富氧時又通過吸附氧與過量的氧反應。這樣儲放氧的過程，隨著空燃比的變化周而復始地進行著。但是實驗表明這種變化只存在于新鮮態(tài)的催化劑中，嚴重老化的催化劑中這種變化時不可逆的，鈰只以Ce3+的形式存在。此外高溫時，Ce的儲氧能力降低，對CO的過量氧化特性也隨之降低。技術實現(xiàn)要素：為了解決現(xiàn)有技術中存在的技術問題，本發(fā)明的目的在于提供一種耐高溫儲氧材料，本儲氧材料的耐高溫性能好，能夠有效提高催化劑的使用壽命和轉(zhuǎn)化效率。為實現(xiàn)上述技術目的，本發(fā)明采用以下的技術方案：一種耐高溫儲氧材料，由如下重量含量的組分組成：儲氧材料主體86～95％、助劑2～10％、分散劑1～5％；其中，所述儲氧材料主體是稀土材料，包括稀土元素Ce、Zr、La、Y，可以選用硝酸鈰、硝酸鋯、硝酸鑭和硝酸釔，通過添加Zr和Y使儲氧材料形成固溶體，能夠有效提高Ce的穩(wěn)定性，從而改善高溫下儲氧材料的儲氧能力，應用于三元催化劑中，利于提高其轉(zhuǎn)化效率。作為優(yōu)選，所述儲氧材料主體的重量配比如下：硝酸鈰40～50％、硝酸鋯43～50％、硝酸鑭3～10％、硝酸釔3～8％。作為優(yōu)選，所述助劑由硝酸銅、硝酸釹、硝酸鑭、硝酸錳或硝酸鎂中的任意兩種或兩種以上的任意比例的混合物組成。作為優(yōu)選，所述分散劑由聚乙烯醇和檸檬酸以任意比例混合而成。本發(fā)明還提供了制備以上所述儲氧材料的方法，主要包括如下步驟：(1)按照比例稱取硝酸鈰、硝酸鋯、硝酸鑭、硝酸釔，制備成儲氧材料主體溶液；(2)配制助劑液，利用分散機，500r/min的速度下，將助劑液加入儲氧材料主體溶液中制得混合液，分散15～30min，分散過程中混合液pH控制在8～10；(3)用氨水和過氧化氫混合，制備成沉淀液；(4)在50℃恒溫水浴的條件下，將制得的混合液和沉淀液按照重量比25:15的比例并流攪拌，并流過程中，溶液pH控制在8～10；并流完成后于100～120℃陳化10h，再在20～25℃環(huán)境下，靜置10～24h，形成沉淀物；(5)對沉淀物進行抽濾并用去離子水沖洗干凈后，pH控制在6～8，干燥10～15h；(6)干燥后的樣品300℃焙燒1h，再550℃保溫5h，使用程序升溫，升溫速率為5℃/min；(7)將焙燒后的樣品進行球磨，控制樣品粒徑D50在2～4um，完成儲氧材料的制備。與現(xiàn)有技術相比，本方法具有至少以下有益效果：(1)本儲氧材料的耐高溫性能好，經(jīng)過1000℃/4h老化后，粉體的比表面積能達到50m2/g以上，添加了該儲氧材料的催化劑壽命得到大大提高。(2)本儲氧材料的儲放氧功能強，添加本儲氧材料的催化器起燃溫度有明顯降低，拓寬了催化器的工作窗口，使轉(zhuǎn)化效率大大提高。(3)本儲氧材料制備工藝簡單，成本低，同時可以減少催化器中貴金屬的使用量。附圖說明以下附圖僅旨在于對本發(fā)明做示意性說明和解釋，并不限定本發(fā)明的范圍。其中：圖1是實施例1制備的儲氧材料DP1經(jīng)1000℃/4h老化后比表面積曲線圖；圖2是實施例2制備的儲氧材料DP2經(jīng)1000℃/4h老化后比表面積曲線圖；圖3是利用實施例1儲氧材料DP1制備的三元催化劑的空燃比特性實驗曲線圖。具體實施方式下面結合實施例，進一步闡述本發(fā)明。在下面的詳細描述中，只通過說明的方式描述了本發(fā)明的某些示范性實施例。毋庸置疑，本領域的普通技術人員可以認識到，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以用各種不同的方式對所描述的實施例進行修正。因此，下述描述在本質(zhì)上是說明性的，而不是用于限制權利要求的保護范圍。實施例1應用于二沖程油鋸的儲氧材料的制備方法，主要包括以下步驟：(1)按照如下比例稱取硝酸鈰、硝酸鋯、硝酸鑭、硝酸釔制備成儲氧材料主體溶液；硝酸鈰：40％、硝酸鋯：50％、硝酸鑭：5％、硝酸釔：5％；(2)配制助劑液，選用1％的硝酸錳和2％的硝酸鎂，溶于去離子水中，再利用分散機，500r/min的速度下，將助劑液加入儲氧材料主體溶液中制得混合液，分散20min左右，分散過程中混合液pH控制在8～10之間；(3)用氨水和過氧化氫制備成沉淀液；(4)在50℃恒溫水浴的條件下，將制得的混合液和沉淀液按照重量比25:15的比例并流攪拌，并流過程中，溶液pH控制在8～10；并流完成后于100～120℃陳化10h，再在20～25℃環(huán)境下，靜置10～24h，形成沉淀物；(5)對沉淀物進行抽濾并用去離子水沖洗干凈后，pH控制在6～8，干燥10～15h；(6)干燥后的樣品300℃焙燒1h，再550℃保溫5h；(7)將焙燒后的樣品進行球磨，控制樣品粒徑D50在2～4um，完成儲氧材料的制備。該粉體樣品標記為DP1。實施例2應用于二沖程油鋸的儲氧材料的制備方法，主要包括以下步驟：(1)按照如下比例稱取硝酸鈰、硝酸鋯、硝酸鑭、硝酸釔制備成儲氧材料主體溶液；硝酸鈰：40％、硝酸鋯：45％、硝酸鑭：10％、硝酸釔：5％；(2)配制助劑液，選用2％的硝酸銅和硝酸鑭，溶于去離子水中，再利用分散機，500r/min的速度下，將助劑液加入儲氧材料主體溶液中制得混合液，分散20min左右，分散過程中混合液pH控制在8～10之間；(3)用氨水和過氧化氫制備成沉淀液；(4)在50℃恒溫水浴的條件下，將制得的混合液和沉淀液按照重量比25:15的比例并流攪拌，并流過程中，溶液pH控制在8～10；并流完成后于100～120℃陳化10h，再在20～25℃環(huán)境下，靜置10～24h，形成沉淀物；(5)對沉淀物進行抽濾并用去離子水沖洗干凈后，pH控制在6～8，干燥10～15h；(6)干燥后的樣品300℃焙燒1h，再550℃保溫5h；(7)將焙燒后的樣品進行球磨，控制樣品粒徑D50在2～4um，完成儲氧材料的制備。該粉體樣品標記為DP2。針對實施例1、實施例2制備的粉體樣品DP1、DP2進行老化處理，并分別測試其比表面積，參見表1和表2。表1.實施例1制備的儲氧材料經(jīng)1000℃/4h老化后比表面積測試數(shù)據(jù)表表2.實施例2制備的儲氧材料經(jīng)1000℃/4h老化后比表面積測試數(shù)據(jù)表參見圖1和表1，實施例1制備的儲氧材料DP1初始比表面80m2/g，經(jīng)過1000℃/4h老化后，該粉體的比表面積仍然能達到54m2/g；實施例2中，儲氧材料新鮮態(tài)比表面79m2/g，經(jīng)過1000℃/4h老化后，比表面為51m2/g(參見圖2和表2)，該值稍低于實施例1制備材料所測值。但兩組數(shù)據(jù)都可看出儲氧材料具有較高的穩(wěn)定性。選取方實施例1制備的儲氧材料DP1，配合使用氧化鋁粉及貴金屬活性組分，利用南京德普瑞克催化器有限公司的催化劑制備工藝制備成濕漿料涂覆于金屬載體上，并進行了大量的活性評價測試。其中，空燃比特性實驗數(shù)據(jù)如圖3和表3所示。表3.空燃比特性實驗數(shù)據(jù)表氧平衡系數(shù)給定CO轉(zhuǎn)化率NO轉(zhuǎn)化率C3H8轉(zhuǎn)化率0.8381.492.475.60.8582.292.578.50.8783.091.579.80.8983.892.080.40.9184.792.880.10.9385.593.481.50.9586.393.282.70.9787.193.582.90.9988.093.382.51.0089.593.782.81.0190.893.683.11.0392.692.982.81.0693.893.583.51.1096.290.881.2注：1.設定實驗氣體濃度：CO4％，CH400ppm，NOx300ppm，CO210％,O22.11945％，空速4*104h-1。2.實驗室環(huán)境數(shù)據(jù)：室內(nèi)溫度：27℃，相對濕度：74％，大氣壓力：99.8。由表3.空燃比特性實驗數(shù)據(jù)表可知，小樣的空燃比區(qū)間在0.8-1.1時，三種氣體成分在小樣轉(zhuǎn)化效率均在75％以上。說明，根據(jù)本發(fā)明方法制得的儲氧材料DP1配合使用催化劑能有效改善缺氧條件下C0、NO和C3H8轉(zhuǎn)化效率。以上所述僅為本發(fā)明示意性的具體實施方式，并非用以限定本發(fā)明的范圍。任何本領域的技術人員，在不脫離本發(fā)明的構思和原則的前提下所作出的等同變化與修改，均應屬于本發(fā)明保護的范圍。當前第1頁1 2 3