氧化含碳物质的方法、相应颗粒捕集器和排气装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及氧化含碳物质的方法、相应颗粒捕集器和排气装置。
【背景技术】
[0002] 人们通常燃烧煤、油（如柴油）、或木材等含碳物质以获取能量。含碳物质的不完 全燃烧产生碳烟（soot)。碳烟主要由碳组成且易造成环境污染，因此减少或者消除碳烟的 排放是人们持续关注的课题。
[0003] 在排气装置中使用颗粒捕集器是减少或者消除碳烟排放的一种方法。颗粒捕集器 捕集并氧化碳烟。在一些排气装置的颗粒捕集器里氧化碳烟的过程中，人们采用了催化剂。
[0004] 例如，美国专利第7797931号公开了为促进碳烟氧化在颗粒捕集器使用的包含催 化金属的催化剂，该催化金属由钼、钯、钼-钯及其组合中选出的钼族金属组成。但是钼族 金属的成本较高。
[0005] 其他现有的氧化碳烟等含碳物质的方法、颗粒捕集器和排气装置也不能完全满足 现有需求，所以，有必要开发新的氧化含碳物质的方法、相应颗粒捕集器和排气装置。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种新的氧化含碳物质的方法、相应颗粒捕集器和排气装 置。
[0007] -方面，本发明涉及的氧化含碳物质的方法包括：将有效剂量的分子式为NaxMn yOz 的催化剂与含碳物质接触，其中〇〈x/y < l，〇. 25〈y/z < 0. 5 ;及在第一温度开始氧化所述 含碳物质，所述第一温度低于所述含碳物质在无催化剂的情况下开始氧化的第二温度。
[0008] 另一方面，本发明涉及颗粒捕集器，其用于捕集废气中的碳烟并包括分子式为 NaxMnyOz 的催化剂，其中 0〈x/y 彡 1，0· 25〈y/z 彡 0· 5。
[0009] 再一方面，本发明涉及包括前述颗粒捕集器的排气装置。
【附图说明】
[0010] 通过结合附图对于本发明的实施例进行描述，可以更好地理解本发明，在附图 中：
[0011] 图1为例1中老化前样本和例2所得产物的2 θ X射线衍射（XRD)谱。
[0012] 图2为例3中样本C、D和E在不同温度的重量变化速度。
[0013] 图3为例4中沸水处理前的老化前、后的Na2Mn3O 7样本和沸水处理后的老化前、后 的样本的2 Θ XRD谱。
【具体实施方式】
[0014] 在以下的说明书和权利要求中，数值范围可以合并及/或互换，除非另行清楚说 明，数值范围包括其所涵盖的所有数值子范围。
[0015] 说明书中的近似用语用来修饰数量，表示本发明并不限定于该具体数量，还包括 与该数量接近的可接受的而不会导致相关基本功能的改变的修正的部分。相应的，用"大 约"、"约"等修饰一个数值，意为本发明不限于该精确数值。在某些例子中，近似用语可能对 应于测量数值的仪器的精度。
[0016] 在说明书和权利要求中，除非清楚地另外指出，所有项目的单复数不加以限制。本 发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的"第一"、"第二"、以及类似的词语并不表示 任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的元件或实施例等。
[0017] 除非上下文另外清楚地说明，术语"或"、"或者"并不意味着排他，而是指存在提及 项目（例如材料）中的至少一个，并且包括提及项目的组合可以存在的情况。
[0018] 本发明中提及"一些实施例"等等，表示所述与本发明相关的一种特定要素（例如 特征、结构和/或特点）被包含在本说明书所述的至少一个实施例中，可能或可能不出现于 其他实施例中。另外，需要理解的是，所述特定要素可与各种实施例和结构以任何适合的方 式结合。
[0019] 本发明所称"含碳物质"包括但不限于来自煤、石油、木材、碳氢化合物及其他含碳 物质的含碳固体或液体、或形成含碳固体或液体的微粒或高分子。例如，含碳物质可包括炭 黑或碳烟。
[0020] 在一些实施例中，本发明所涉及的分子式为NaxMnyOz的催化剂为晶体材料。在一 些实施例中，本发明所涉及的分子式为NaxMnyOz的催化剂为三斜晶系（Anorthic)。在一些 实施例中，本发明所涉及的分子式为Na xMnyOz的催化剂具有层状晶体结构。在一些实施例 中，本发明所涉及的分子式为Na xMnyOz的催化剂具有的部分层状晶体结构呈隧道状，即也为 隧道状晶体结构。
[0021 ] 在一些实施例中，所述催化剂包括Na2Mn307。
[0022] 本发明所涉及的分子式为NaxMnyOz的催化剂可通过将含钠化合物、乙二醇与含锰 化合物混合并热处理获得。含钠化合物的示例包括但不限于硝酸钠、柠檬酸钠、硫酸钠、碳 酸氢钠、硫酸氢钠、碳酸钠。含锰化合物的示例包括但不限于乙酸锰、硝酸锰、碳酸锰。而乙 二醇可为一缩二乙二醇（又称二甘醇）和二缩三乙二醇（又称三甘醇）中的至少一种。
[0023] 对于不同的原材料，热处理的温度可不同。在一些实施例中，热处理的温度在约 400°C至约IKKTC范围，约450°C至约700°C范围，或约500°C至约650°C范围。
[0024] 在一些实施例中，对具有层状晶体结构、分子式为NaxMnyOz的材料进行高温老化处 理，老化的时间和温度视需要而定。一些实施例中，老化的时间为几个小时。一些实施例中， 老化的温度在约400°C至约IKKTC范围，约800°C至约1050°C范围，或约850°C至约1000°C 范围。老化后分子式为NaxMnyOz的材料仍具有层状晶体结构，但部分生成隧道结构。
[0025] 从后述实验示例可见，分子式为NaxMnyOz的材料中钠锰摩尔比在老化前后几乎没 有变化，即便在经过沸水处理后有所变化，但也还在可接受范围，所以结构稳定。
[0026] 含碳物质和分子式为NaxMnyOz的催化剂可以任何方式接触。在一些实施例中，将 两种物质相互混合。在一些实施例中，分子式为Na xMnyOz的催化剂涂在颗粒捕集器接触具 有含碳物质的废气流的壁上，从而这两种材料在废气流通过颗粒捕集器时得以相互接触。
[0027] 所述接触发生在含有氧化剂的环境中，比如含有氧气的空气、水蒸气、氮氧化物和 氧气中。
[0028] 本发明所称"氧化含碳物质"是指将含碳物质中的碳转化为一氧化碳及/或二氧 化碳的过程或状态。本发明所称"开始氧化"是指含碳物质中的碳从固态或液态转化为气 态的转折。在一些实施例中，含碳物质开始氧化的温度可为含碳物质在特定环境中能够氧 化的最低温度、含碳物质产生一氧化碳及/或二氧化碳的温度、含碳物质重量减轻的温度、 或者含碳物质产生的一氧化碳及/或二氧化碳可被测到时的温度。
[0029] 根据本发明的实施例，将含碳物质与有效剂量的分子式为NaxMnyO z的催化剂接触， 含碳物质开始氧化的第一温度低于所述含碳物质在没有催化剂情况下开始氧化的第二温 度。
[0030] 在一些实施例中，本发明涉及含有分子式为NaxMnyO z的催化剂的颗粒捕集器。在 一些实施例中，催化剂以如下方式涂在颗粒捕集器上：将颗粒捕集器浸于含有该物质的浆 体后从浆体中取出干燥并焙烧。在一些实施例中，颗粒捕集器用于排气装置中。废气中的 碳烟被所述颗粒捕集器捕集并于其中在较低的温度氧化转化为气体。
[0031] 实验示例
[0032] 以下实验示例可以为本领域技术人员实施本发明提供参考。这些示例并不用于