用于柴油机尾气处理的催化剂的制备方法及其检测机构与流程

本发明涉及柴油机尾气处理领域，具体涉及一种用于降低柴油机尾气碳烟颗粒和氮氧化物的催化剂的制备方法。
背景技术：
：柴油机主要的排放物碳烟颗粒（pm）和氮氧化物（nox）存在着trade-off关系，依靠机内净化措施很难同时降低两者的排放，因此后处理的应用势在必行。现有的颗粒捕集器（dpf）主要是采用物理法去除颗粒，即是实现沉积颗粒的捕集，本身无法对颗粒进行真正消除，为了确保发动机能够处于正常工作状态，需对dpf内的沉积颗粒进行清除，现阶段对颗粒的清除主要是利用催化剂对颗粒物进行催化氧化并使其活化能降低，从而将其快速去除。ceo2由于较优异的储放氧性能在三效催化剂应用方面具有巨大作用，然而纯相ceo2的表面氧和体相氧的氧缺陷较少，储释氧能力相对较弱，因此如何提高其储氧/释氧及低温氧化还原的能力，因此开发出同时具有良好的碳烟颗粒氧化活性以及氮氧化物还原活性的催化剂成为研究难点。技术实现要素：为解决上述技术问题，本发明提出了用于柴油机尾气处理的催化剂的制备方法极其检测机构，以达到具备碳烟松散接触下较高的催化活性的特性、降低制备成本和易操作的目的。为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种用于柴油机尾气处理的催化剂的制备方法，具体步骤如下：（1）.称取一定量的ce(no3)3·6h2o和mn(no3)2·4h2o；（2）.将ce(no3)3·6h2o和mn(no3)2·4h2o加入到柠檬酸中形成混合液；（3）.将步骤（2）中获得的混合液进行80℃水浴，并进行搅拌直至成胶体状；（4）.对经过步骤（3）获得的干凝胶进行干燥、焙烧；（5）.将经过焙烧的产品进行研磨，得到最终ce1-xmnxo2催化剂。本发明通过对ceo2过渡金属mn的掺杂，提高了负载催化剂储氧/释氧的能力及低温氧化还原的能力，同时在整个过程中无需添加贵金属，达到具备碳烟松散接触下较高的催化活性的特性、降低制备成本和易操作的目的。作为优选的，步骤（3）中搅拌方式采用磁力搅拌器进行搅拌。作为优选的，步骤（4）中干燥的时间为常温常压下干燥12h，焙烧工艺是将干凝胶放入到马弗炉中，焙烧温度为550℃，焙烧时间为4h。作为优选的，步骤（5）中研磨工艺是指先采用陶瓷坩埚进行粗研磨，再利用玛瑙坩埚进行细研磨，获得的样品掺杂mn的样品化学式为：ce0.875mn0.125o2、ce0.75mn0.25o2和ce0.5mn0.5o2，且ce0.875mn0.125o2中mn掺杂浓度为12.5%、ce0.75mn0.25o2中mn掺杂浓度为25%，ce0.5mn0.5o2中mn掺杂浓度为50%。一种用于检测催化剂性能的检测机构，包含有用于配气的配气系统、用于进行催化反应的催化反应系统和用于测量的测量系统；所述配气系统包含有盛放气体的钢瓶（多个）和用于将钢瓶内导出的气体进行混合的混气瓶；所述催化反应系统包含有用于盛放收集的柴油柴油机碳烟颗粒和催化剂的固定床石英反应器、用于放置固定床石英反应器的电热炉和用于控制所述电热炉内温度升高的程序温度控制器，所述电热炉还用于接受所述混气瓶输送的混合气体；所述测量系统包含有针对电热炉内排出的气体进行检测的气相色谱仪，和用于对气相色谱仪检测的数据进行分析、存储的计算机。本发明通过该检测机构对经过催化剂进行反应后的气体进行检测、分析，为催化剂的应用提供了数据支撑，保证了催化剂在实验阶段获取数据的准确性。作为优选的，所述钢瓶总共有三个，分别盛放o2、no、he，且钢瓶与混气瓶的连通管道上设有流量计，作为优选的，电热炉的升温区间设定为40-800℃，且升温速率为15℃/min，所述电热炉中通入的气体流速为100ml/min。本发明具有如下优点：1.本发明通过对ceo2过渡金属mn的掺杂，提高了负载催化剂储氧/释氧的能力及低温氧化还原的能力，同时在整个过程中无需添加贵金属，达到具备碳烟松散接触下较高的催化活性的特性、降低制备成本和易操作的目的。2.本发明通过该检测机构对经过催化剂进行反应后的气体进行检测、分析，为催化剂的应用提供了数据支撑，保证了催化剂在实验阶段获取数据的准确性。附图说明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。图1为本发明实施例公开的用于检测催化剂性能的检测机构的结构示意图；图中数字和字母所表示的相应部件名称：1.钢瓶2.混气瓶3.流量计4.固定床石英反应器5.电热炉6.程序温度控制器7.气相色谱仪8.计算机。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。本发明提供了用于柴油机尾气处理的催化剂的制备方法极其检测机构，其工作原理是通过对ceo2过渡金属mn的掺杂，提高了负载催化剂储氧/释氧的能力及低温氧化还原的能力，同时在整个过程中无需添加贵金属，并通过该检测机构对经过催化剂进行反应后的气体进行检测、分析，为催化剂的应用提供了数据支撑，达到具备碳烟松散接触下较高的催化活性的特性、降低制备成本、易操作和保证了催化剂在实验阶段获取数据的准确性的目的。下面结合实施例和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。一种用于柴油机尾气处理的催化剂的制备方法，具体步骤如下：（1）.称取一定量的ce(no3)3·6h2o和mn(no3)2·4h2o；（2）.将ce(no3)3·6h2o和mn(no3)2·4h2o加入到柠檬酸中形成混合液；（3）.将步骤（2）中获得的混合液进行80℃水浴，并采用磁力搅拌器进行搅拌直至成胶体状；（4）.对经过步骤（3）获得的干凝胶进行干燥、焙烧，其中干燥的时间为常温常压下干燥12h，焙烧工艺是将干凝胶放入到马弗炉中，焙烧温度为550℃，焙烧时间为4h；（5）.将经过焙烧的产品先采用陶瓷坩埚进行粗研磨，再利用玛瑙坩埚进行细研磨，得到最终ce1-xmnxo2催化剂，获得的样品掺杂mn的样品化学式为：ce0.875mn0.125o2、ce0.75mn0.25o2和ce0.5mn0.5o2，且ce0.875mn0.125o2中mn掺杂浓度为12.5%、ce0.75mn0.25o2中mn掺杂浓度为25%，ce0.5mn0.5o2中mn掺杂浓度为50%。针对上述催化剂采用如下检测检测以评测催化剂在对柴油机尾气碳烟颗粒和氮氧化物的催化作用，如图1所示：一种用于检测催化剂性能的检测机构，包含有用于配气的配气系统、用于进行催化反应的催化反应系统和用于测量的测量系统；所述配气系统包含有盛放气体的钢瓶1（钢瓶总共有三个，分别盛放o2、no、he）和用于将钢瓶内导出的气体进行混合的混气瓶2，且钢瓶与混气瓶的连通管道上设有流量计3；所述催化反应系统包含有用于盛放收集的柴油柴油机碳烟颗粒和催化剂的固定床石英反应器4（固定床石英反应器4由电瓶进行供电）、用于放置固定床石英反应器的电热炉5和用于控制所述电热炉内温度升高的程序温度控制器6，所述电热炉还用于接受所述混气瓶输送的混合气体，其中电热炉的升温区间设定为40-800℃，且升温速率为15℃/min，所述电热炉中通入的气体流速为100ml/min；所述测量系统包含有针对电热炉内排出的气体进行检测的气相色谱仪7，和用于对气相色谱仪检测的数据进行分析、存储的计算机8。该检测机构应用时的步骤具体如下：1.把采集的柴油机碳烟颗粒和催化剂均匀混合后放入固定床石英反应器中；2.将固定床石英反应器放入电热炉中；3.电热炉在程序温度控制器的控制下升温直至碳烟氧化燃烧完全；4.打开钢瓶，按照5%no、10%o2、85%he的要求从对应钢瓶中获取相应量的气体，并经混气瓶混合以模拟发动机排气，然后将混合的气体通入到加热炉中；5.采用气相色谱仪检测反应器出口n2浓度（出口处的n2是由no转化而成的，可计算得出no转化为n2的转化率，表示为xno）。称取304g的ce(no3)3·6h2o和25g的mn(no3)2·4h2o（ce和mn的的摩尔比是7:1），获取样品ce0.875mn0.125o2；称取130g的ce(no3)3·6h2o和25g的mn(no3)2·4h2o（ce和mn的的摩尔比是3:1），获取样品ce0.75mn0.25o2；称取43g的ce(no3)3·6h2o和25g的mn(no3)2·4h2o（ce和mn的的摩尔比是1:1），获取样品ce0.5mn0.5o2；三份样品均采用上述检测方式进行检测，其中检测数据对比如下：下表为制备的催化剂样品对柴油机碳烟颗粒催化氧化的失重参数（ti为干碳烟的起燃温度，tm为干碳烟的燃烧峰值温度。进行催化剂活性评价的主要指标，ti和tm越低则表明催化剂的活性越好）：样品ti/℃tm/℃ceo2348483ce0.875mn0.125o2220406ce0.75mn0.25o2188404ce0.5mn0.5o2158381从表中可以看出，碳烟起燃温度和峰值温度比纯相ceo2（ti=348℃，tm=483℃）均大大降低，且均随着mn掺杂浓度的增加而逐渐降低，当mn浓度达到50%时均达到最低。通过以上的方式，本发明所提供的用于柴油机尾气处理的催化剂的制备方法，通过对ceo2过渡金属mn的掺杂，提高了负载催化剂储氧/释氧的能力及低温氧化还原的能力，同时在整个过程中无需添加贵金属，并通过该检测机构对经过催化剂进行反应后的气体进行检测、分析，为催化剂的应用提供了数据支撑，达到具备碳烟松散接触下较高的催化活性的特性、降低制备成本、易操作和保证了催化剂在实验阶段获取数据的准确性的目的。以上所述的仅是本发明所公开的用于柴油机尾气处理的催化剂的制备方法的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。当前第1页12