一种钾基碳烟燃烧催化剂及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种钾基碳烟燃烧催化剂及其制备方法，属环境催化技术领域。
【背景技术】
[0002]碳烟颗粒物是柴油机排放的一类重要污染物。碳烟颗粒污染物能长期悬浮在空气中形成气溶胶，降低大气的能见度，不仅影响视线，使能见度降低，同时碳烟污染物还会刺激肺部，导致人体缺氧、慢性中毒，出现贫血、心慌、恶心、头疼、呼吸道病变、肺水肿、皮肤病及变态性疾病等多种病症，引发支气管炎和肺炎，降低人们呼吸系统对感染的抵抗力;还可能使眼结膜充血、流泪、眼痛、喉痛、喘息、咳嗽、甚至呼吸困难。更重要的是，这些有害物质足以致癌!作为低空流动污染源，碳烟污染物在距地面1.2米左右浮动，与人们的呼吸道在同一个水平线，人很容易将排气管排放的颗粒物吸进肺部，而碳颗粒上吸附的可溶性有机物(SOF)组分中含有很多致癌物质如苯并芘等，直接危害到人体健康。此外，黑烟带有的臭味给人以直接的不愉快的厌恶感。因此，柴油机排放碳烟污染物的控制一直都是各国政策管理和技术研究的重点，碳烟污染物的处理越来越受到人们的关注。
[0003]过滤与催化燃烧结合的方式是目前最有效的处理碳烟的方式。由于碳烟排出时，首先要附着在过滤器上，因此碳烟的催化氧化其实是柴油车尾气过滤器的再生问题。过滤器的再生，最大的问题是操作不便，或者费用太高。如果把催化剂附着在过滤器上，通过有效降低碳烟的燃点，使之在通常排气温度下即可燃烧掉，就能实现不需拆卸即可连续再生，不仅维护方便，操作简单，而且在提高效率降低能耗的同时，还能减少二次污染。因而开发出碳烟低温燃烧的高活性催化剂，可以使问题得到完美的解决，因此问题的关键就在于找到这样一种性能优良的催化剂。
[0004]用于碳烟污染物处理的催化剂包括贵金属催化剂和非贵金属催化剂等，贵金属催化剂经过活性和稳定性均较高，但是其昂贵的价格限制了其发展，开发一种性能优越的非贵金属催化剂是目前国内外研究者关注的焦点。大量研究表明，钾盐具备良好的催化碳烟燃烧活性，然而钾盐在催化过程中极易流失，使其催化的稳定性难以保证。
【发明内容】
[0005]针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种钾基碳烟燃烧催化剂及其制备方法。本发明制备得到的核壳结构钾基碳烟燃烧催化剂不仅可有效阻止钾盐在催化过程中的流失，还能显著提高催化剂的催化活性，可以在显著降低成本的同时，提高污染物的处理效率，本发明通过以下技术方案实现。
[0006]—种钾基碳烟燃烧催化剂，该催化剂内部核心为KCl颗粒，KCl颗粒外层包裹着AI2O3 O
[0007]—种上述的钾基碳烟燃烧催化剂的制备方法，其具体步骤如下:
(O首先将CH3C00K、A1C13、K0H分别溶于乙醇中配置成浓度为0.01?0.03mol/U9CH3COOK乙醇溶液、0.5?I.5mol/LAlCl3乙醇溶液、0.5?I.5mol/LK0H乙醇溶液； (2)将步骤(I)得到的CH3COOK乙醇溶液加入步骤(I)的AlCl3乙醇溶液，搅拌均匀后，滴加步骤(I)的KOH乙醇溶液，搅拌2?5小时后静置10h，静置完成后过滤洗涤(洗涤采用常规的醇洗涤)后得到浆液和固体物；
(3)将步骤(2)得到的浆液在温度为80?120°C、压强为5?12Mpa条件下装入高压反应釜反应16?48h得到混合浆料，将混合浆料经过滤洗涤后得到固体物和滤液，固体物经静置过夜、干燥(110°C干燥24小时)、焙烧后制备得到钾基碳烟燃烧催化剂。
[0008]所述步骤(2)中加入的CH3COOK乙醇溶液、AlCl3乙醇溶液、KOH乙醇溶液的量为保持CH3COOK:AlCl3:KOH摩尔比为3:1:3。
[0009]所述步骤(3)中的焙烧温度为450?600°C。
[0010]所述步骤(3)焙烧后在900°C老化2h。
[0011]本发明的有益效果是:
1、表层氧化铝将钾盐完全包裹，可有效阻止钾盐在催化过程的流失。
[0012]2、钾盐与表层氧化铝形成强的相互作用，有效提高了催化记得催化活性。
[0013]3、该催化剂所使用原料廉价易得，大大降低了催化剂的生产成本。
[0014]4、催化剂对比表面积的依赖性低，尤其在高放热环境造成的材料烧结，进而导致比表面降低的情况下仍能保持较高的活性。
【附图说明】
[0015]图1是本发明工艺流程图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图和【具体实施方式】，对本发明作进一步说明。
[0017]实施例1
该钾基碳烟燃烧催化剂，该催化剂内部核心为KCl颗粒，KCl颗粒外层包裹着Al2O3。
[0018]如图1所示，该上述的钾基碳烟燃烧催化剂的制备方法，其具体步骤如下:
(I)首先将CH3C00K、A1C13、K0H分别溶于乙醇中配置成浓度为0.01mol/L的CH3COOK乙醇溶液、0.5mol/LAlCl3乙醇溶液、1.5mol/LK0H乙醇溶液；
(2 )将步骤(I)得到的ILCH3COOk乙醇溶液加入步骤(I)的Al Cl 3乙醇溶液，搅拌均匀后，滴加步骤(I)的KOH乙醇溶液，搅拌5小时后静置10h，静置完成后过滤洗涤(洗涤采用常规的醇洗涤)后得到浆液和固体物;其中CH3COOK乙醇溶液、Al Cl 3乙醇溶液、KOH乙醇溶液加入量为保持CH3COOK:AlCl3:KOH摩尔比为3:1:3。
[0019](3)将步骤(2)得到的浆液在温度为120°C、压强为12Mpa条件下装入高压反应釜反应16h得到混合浆料，将混合浆料经过滤洗涤后得到固体物和滤液，固体物经静置过夜、干燥(I 10°C干燥24小时)、600°C焙烧3小时后制备得到钾基碳烟燃烧催化剂;将钾基碳烟燃烧催化剂平均分成两份，一份在900°C老化2h。
[0020]老化前后的钾基碳烟燃烧催化剂燃烧结果,T1(起燃温度)和!^(峰顶温度)分别为293°C和380°C，二氧化碳的平均选择性为97.8%。
[0021]实施例2
该钾基碳烟燃烧催化剂，该催化剂内部核心为KCl颗粒，KCl颗粒外层包裹着Al2O3。
[0022]如图1所示，该上述的钾基碳烟燃烧催化剂的制备方法，其具体步骤如下:
(I)首先将CH3C00K、A1C13、K0H分别溶于乙醇中配置成浓度为0.03mol/L的CH3COOK乙醇溶液、0.5mol/LAlCl3乙醇溶液、0.5mol/LK0H乙醇溶液；
(2 )将步骤(I)得到的ILCH3COOk乙醇溶液加入步骤(I)的Al Cl 3乙醇溶液，搅拌均匀后，滴加步骤(I)的KOH乙醇溶液，搅