三维有序大孔MnCo2O4尖晶石型复合氧化物的制备的制作方法

本发明涉及一种柴油车尾气净化处理催化剂的制备方法，特别涉及一种三维有序大孔mnco2o4尖晶石型复合氧化物的制备。

背景技术：

随着生活水平的不断提高，汽车的数量也在急速增加，随之而来的汽车尾气污染问题在日益加重。柴油车因具有燃油经济性好、着火点较高、不容易因为偶然情况被点燃或发生爆炸、使用更为安全稳定的特点而成为现如今众多爱好者的“宠儿”。但是，柴油车尾气中含有的碳烟颗粒物（pm）高达汽油机的50倍，是雾霾的主要来源之一，对人体健康危害极大。针对柴油车尾气排放污染的问题，世界各国制定了严格的汽车尾气排放法规，欧洲柴油车尾气排放法规规定，柴油车从欧ⅴ升级到欧ⅵ，pm须降低50%。我国即将实施的国ⅴ排放标准与国iⅴ标准相比，pm降低量要求更高，达到82%。在这种形势下，提升燃油品质、柴油机机内净化以及现有的柴油机后处理装置已不能满足新的柴油机排放标准要求，开发高活性的柴油车尾气处理催化剂成为解决当前问题见效最快的手段之一。因此，降低和消除柴油车尾气中的碳烟颗粒是柴油车尾气净化的重要任务。

研究表明，碳烟颗粒的催化燃烧反应是一个气-固-固三相深度氧化反应，反应之间需要保持良好的接触，使过滤器上的pm被催化氧化除去而再生，避免pm在过滤器上的过度积累，堵塞过滤器。因此开发新型催化剂体系，改善催化剂与碳烟颗粒的接触，提高催化剂的本征活性，对于研究高性能碳烟氧化燃烧催化剂具有重要的实际意义。

三维有序大孔材料，又称反蛋白石，是一类新型的大孔材料，因具有均匀有序的大孔孔道和较高的孔容等特点而被广泛作为催化剂载体使用。由于常规的碳烟燃烧催化剂粉末，虽然可以改善催化剂与碳颗粒的接触性能，但是其粒径小于10nm，碳烟颗粒的粒径均大于25nm，难以进入催化剂孔道内反应，只能和催化剂的外表面接触，导致催化剂的活性下降。制备大孔催化剂用于碳烟颗粒的催化燃烧，既有利于提高催化剂的活性表面积，又可促进碳烟颗粒在催化剂孔道内的扩散。

技术实现要素：

本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种三维有序大孔mnco2o4尖晶石型复合氧化物的制备，既可以提高催化剂的活性表面积，又可促进碳烟颗粒在催化剂孔道内的扩散。

本发明提到的一种三维有序大孔mnco2o4尖晶石型复合氧化物的制备，包括以下制作步骤：

第一步，按照摩尔比1:2称取四水合乙酸锰和六水合硝酸钴；

第二步，将四水合乙酸锰和六水合硝酸钴加入甲醇或乙二醇与水的混合液中于室温下溶解，搅拌5～20min，待用；

第三步，按照比称取葡萄糖加到第二步的溶液中，继续搅拌10～20min；

第四步，向第三步所得溶液中加入聚甲基丙烯酸甲酯模板，浸渍5h；

第五步，将浸渍好的混合液倒入布式漏斗中进行抽滤，用无水乙醇或甲醇洗涤，放入40^℃水浴锅中干燥24小时；

第六步，将干燥后样品放入管式炉中，在流速为80ml/min的空气下以1℃/min速度由室温升温至300℃，保持2h，随后以1℃/min速度升至600℃，保持4h后自然降至室温。

优选的，步骤三中，金属离子与葡萄糖按0.4～1.0的摩尔比例。

本发明提到的制备方法制成的三维有序大孔mnco2o4尖晶石型复合氧化物的使用方法，包括以下步骤：

按10:1的质量比称取三维有序大孔mnco2o4尖晶石型复合氧化物与碳烟颗粒共165g，用勺子混合后加入反应管中，两端用石英棉固定，放置到实验室的微型固定床反应装置上进行反应，尾气经色谱检测分析。

本发明的有益效果是：本发明制备的三维有序大孔mnco2o4尖晶石型复合氧化物作为催化剂具有规则的孔结构，较大的孔径，较高的比表面积，可以增加三维有序大孔mnco2o4尖晶石型复合氧化物作为催化剂的比较面积，提高了催化剂和碳烟颗粒的接触性能，另外，通过加入葡萄糖，可以降低碳烟颗粒的燃烧温度，提高了催化剂的活性。

附图说明

附图1是本发明所制得的三维有序大孔mnco2o4尖晶石型复合氧化物与非催化时碳烟燃烧的co2浓度曲线图；

附图2为所制得的三维有序大孔mnco2o4尖晶石型复合氧化物的扫描电镜图片。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：本发明提到的一种三维有序大孔mnco2o4尖晶石型复合氧化物的制备方法如下：

按照摩尔比1:2称取金属盐四水合乙酸锰和六水合硝酸钴，加入甲醇或乙二醇与水的混合液中于室温下溶解，搅拌5min；再按照金属离子与葡萄糖按0.4的摩尔比称取葡萄糖加到上述溶液中，继续搅拌10min；加入聚甲基丙烯酸甲酯（pmma）模板，浸渍5h；将浸渍好的混合液倒入布式漏斗中进行抽滤，用无水乙醇或甲醇洗涤，放入40℃水浴锅中干燥24小时；将干燥后样品放入管式炉中，在流速为80ml/min的空气下以1℃/min速度由室温升温至300℃，保持2h，随后以1℃/min速度升至600℃，保持4h后自然降至室温。

本发明提到的三维有序大孔mnco2o4尖晶石型复合氧化物的使用方法，包括以下步骤：

按10:1的质量比称取催化剂与碳烟颗粒共165g，用勺子混合后加入反应管中，两端用石英棉固定，放置到实验室自制的微型固定床反应装置上进行反应，尾气经色谱检测分析。

实施例2：本发明提到的一种三维有序大孔mnco2o4尖晶石型复合氧化物催化剂的制备方法如下：

按照摩尔比1:2称取金属盐四水合乙酸锰和六水合硝酸钴，加入甲醇或乙二醇与水的混合液中于室温下溶解，搅拌10min；再按照一定摩尔比称取葡萄糖加到上述溶液中，继续搅拌15min；加入聚甲基丙烯酸甲酯（pmma）模板，浸渍6h；将浸渍好的混合液倒入布式漏斗中进行抽滤，用无水乙醇或甲醇洗涤，放入50℃水浴锅中干燥12小时；将干燥后样品放入管式炉中，在流速为60ml/min的空气下以2℃/min速度由室温升温至300℃，保持2h，随后以1℃/min速度升至600℃，保持4h后自然降至室温。

本发明提到的三维有序大孔mnco2o4尖晶石型复合氧化物的使用方法，包括以下步骤：

按10:1的质量比称取催化剂与碳烟颗粒共155g，用勺子混合后加入反应管中，两端用石英棉固定，放置到实验室自制的微型固定床反应装置上进行反应，尾气经色谱检测分析。

实施例3：本发明提到的一种三维有序大孔mnco2o4尖晶石型复合氧化物催化剂的制备方法如下：

按照摩尔比1:2称取金属盐四水合乙酸锰和六水合硝酸钴，加入甲醇或乙二醇与水的混合液中于室温下溶解，搅拌10min；再按照一定摩尔比称取葡萄糖加到上述溶液中，继续搅拌10min；加入聚甲基丙烯酸甲酯（pmma）模板，浸渍5h；将浸渍好的混合液倒入布式漏斗中进行抽滤，用无水乙醇或甲醇洗涤，放入60℃水浴锅中干燥20小时；将干燥后样品放入管式炉中，在流速为80ml/min的空气下以1℃/min速度由室温升温至300℃，保持1h，随后以1℃/min速度升至700℃，保持5h后自然降至室温。

本发明提到的三维有序大孔mnco2o4尖晶石型复合氧化物的使用方法，包括以下步骤：

按10:1的质量比称取催化剂与碳烟颗粒共160g，用勺子混合后加入反应管中，两端用石英棉固定，放置到实验室自制的微型固定床反应装置上进行反应，尾气经色谱检测分析。

参照附图1，是三维有序大孔mnco2o4尖晶石型复合氧化物与非催化时碳烟燃烧的co2浓度曲线图；其中（a）、（b）、（c）、（d）分别为实施例1、实施例2、实施例3所制得三维有序大孔mnco2o4尖晶石型复合氧化物作为催化剂，催化碳烟燃烧的co2浓度曲线图，（d）为无催化剂时碳烟燃烧的co2浓度曲线。

以上所述，仅是本发明的部分较佳实施例，任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本发明的技术方案所进行的任何简单修改或等同置换，尽属于本发明要求保护的范围。