一种催化NO直接分解的负载了Pt纳米颗粒的纳米立方体CeO2催化剂

本发明属于环保技术和脱硝催化领域，具体涉及一种催化no直接分解的负载了pt纳米颗粒的纳米立方体ceo2催化剂。

背景技术：

1、氮氧化物广泛存在于固定源和移动源废气中，以酸雨、光化学烟雾和温室效应等形式危害自然环境。除此之外，氮氧化物对人体的危害也不容忽视。no进入体内后，会迅速与血红蛋白结合，导致人体缺氧和心肌损伤。

2、为解决上述问题，汽车等移动源采用三效催化剂实现no的减排，燃煤电厂等固定源通常使用以氨为还原剂的选择性催化还原技术(nh3-scr)来去除no。然而，还原剂的使用不仅给工厂带来了很大的经济压力，还容易因还原剂处理不当而对环境造成二次污染。基于此，一种不需要还原剂就可以实现no直接分解的方法受到了极大关注。no直接分解反应在热力学上是可行的，但因为n与o之间较强的双键而在动力学上要求较高。因此，需要找到一种适合的催化剂来降低no直接分解反应的活化能。

3、用于no直接分解的催化剂主要有贵金属、简单金属氧化物、钙钛矿以及分子筛等。贵金属是no直接分解中最早被研究的催化剂，尽管其高温性能较好，但低温段几乎没有性能，因此限制了no直接分解技术的进一步工业应用。文献haneda m,kintaichi y,hamadah.surface reactivity of prereduced rare earth oxides with nitric oxide:newapproach for no decomposition[j].physical chemistry chemical physics,2002,4(13):3146-3151中，haneda等人在众多催化材料中研究发现，pt/ceo2催化剂能够催化no直接分解，但在低温条件下(200℃)的催化活性差。如何调节pt在ceo2上的状态，从而调控其催化no直接分解的活性，并通过简单的工艺制备出pt/ceo2催化剂一直是研究的热点与难点。此外，设计开发出适用于低温条件下催化no直接分解的负载型贵金属催化剂，对no直接分解技术的实际工业应用意义重大。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种低温催化no直接分解的负载了pt纳米颗粒的纳米立方体ceo2催化剂。目前，研究较多的载体为zro2、al2o3等，ceo2作为载体研究no直接分解较少。ceo2作为载体具有优异的储存和释放氧的能力，非常适合作为贵金属的载体。然而，经过发明人研究发现，在不同气氛下处理制备的pt/ceo2中pt的存在状态不同，从而影响其催化性能。本发明通过研磨、预处理和高温焙烧等方法，制备了一种适合低温催化no直接分解的pt/ceo2催化剂，实现了no的低温直接分解。

2、本发明采用以下技术方案实现：

3、一种催化no直接分解的负载了pt纳米颗粒的纳米立方体ceo2催化剂，利用所述催化剂在200℃-500℃温度区间内，不用加入任何还原剂，可实现对no的直接催化分解。

4、所述pt/ceo2催化剂的制备方法，包括以下工艺步骤：

5、(1)配制浓度为2-20mol/l的碱溶液，优选氢氧化钠溶液，向氢氧化钠溶液中加入铈盐，继续置于磁力搅拌器上进行搅拌；

6、(2)将混合溶液倒入不锈钢水热反应釜中，将反应釜放入高温烘箱中加热，反应时间12h-48h；

7、(3)反应完成后，将溶液用离心机离心分离、洗涤至中性并干燥，最后将干燥后的固体进行高温煅烧处理，即可得到ceo2纳米立方体载体材料；

8、(4)称取质量比为100：2-10的ceo2纳米立方体载体材料和贵金属铂盐放入研钵中，然后混合研磨10min-40min，得到淡黄色固体粉末；

9、(5)将上述淡黄色固体粉末进行高温煅烧处理，即可得到pt/ceo2催化剂。

10、本发明的一种利用pt/ceo2直接分解no的方法还包括以下优选方案。

11、在本发明的优选的方案中，步骤(1)所述的铈盐是硝酸铈、氯化铈或碳酸铈中的至少一种。

12、在本发明的优选的方案中，步骤(2)中的加热温度为100℃-250℃。

13、在本发明的优选的方案中，步骤(3)所述的煅烧温度为300℃-800℃，升温速度1℃/min-10℃/min，煅烧时间为2-60h。

14、在本发明的优选的方案中，步骤(4)所述的固体铈盐颗粒是硝酸铈或乙酸铈中的至少一种。

15、在本发明的优选的方案中，步骤(4)所述的贵金属铂盐是乙酰丙酮铂、氯化铂或乙酸铂中的至少一种。

16、在本发明的优选的方案中，步骤(5)所述的高温煅烧的温度为300℃-550℃，升温速度1℃/min-10℃/min，煅烧时间为2-60h。煅烧气氛可以为惰性气氛(如：氩气、氮气、氦气)、还原性气氛(如：氢气、一氧化碳)，或者氧化性气氛(如：氧气，空气)。

17、与已有技术相比，本发明的有益效果为：

18、与现有技术相比，本发明用不同气氛处理得到了负载了pt纳米颗粒的纳米立方体ceo2(简称pt/ceo2催化剂)。制备出的pt/ceo2催化剂在200℃-500℃温度区间内，在不使用任何还原剂的情况下，能够实现催化no的高效直接分解。pt/ceo2的制备对反应气氛具有选择性，不同气氛处理得到的pt/ceo2催化剂会有近3倍的差别。由于燃煤电厂尾部烟气的温度常常在200℃左右，目前大多数no直接分解催化剂在低温段无性能或性能较差，而本发明采用惰性气氛或还原性气氛制备得到的催化剂在200℃低温下具有优异的no转化率，因此本发明催化剂能够实现真正意义上的直接分解。使用本发明方法制备的pt/ceo2不仅可以最大程度发挥贵金属铂的催化性能，而且制备工艺简单，适合大规模工业化生产，具有工业应用前景。

技术特征：

1.一种催化no直接分解的负载了pt纳米颗粒的纳米立方体ceo2催化剂，其特征在于，利用所述催化剂在200℃-500℃温度区间内，不用加入任何还原剂，可实现对no的直接催化分解。

2.根据权利要求1所述的一种催化no直接分解的负载了pt纳米颗粒的纳米立方体ceo2催化剂，其特征在于，制备方法包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种催化no直接分解的负载了pt纳米颗粒的纳米立方体ceo2催化剂，其特征在于，步骤(1)所述的贵金属铂盐是乙酰丙酮铂、氯化铂或乙酸铂中的至少一种。

4.根据权利要求2所述的一种催化no直接分解的负载了pt纳米颗粒的纳米立方体ceo2催化剂，其特征在于，步骤(2)所述的高温煅烧处理为：在温度为300℃-550℃下进行煅烧，升温速度为1-10℃/min，煅烧时间为2-60h，煅烧气氛为惰性气氛、还原性气氛或者氧化性气氛。

5.根据权利要求4所述的一种催化no直接分解的负载了pt纳米颗粒的纳米立方体ceo2催化剂，其特征在于，所述煅烧气氛为惰性气氛。

技术总结
本发明公开了一种催化NO直接分解的负载了Pt纳米颗粒的纳米立方体CeO<subgt;2</subgt;催化剂，该催化剂实现了在200℃‑500℃温度区间内，不用使用任何还原剂(例如：氨气、甲烷、氢气等)，催化一氧化氮(NO)直接分解。所述催化剂(Pt/CeO<subgt;2</subgt;)采用贵金属铂(Pt)盐与纳米立方体形貌的二氧化铈(CeO<subgt;2</subgt;)载体经过研磨、预烧和高温焙烧制得，所述的高温焙烧气氛可以是氩气、氢气以及氧气。本发明制备出了适用于NO直接分解的Pt/CeO<subgt;2</subgt;催化剂；所采用的Pt/CeO<subgt;2</subgt;催化剂制备方法工艺简单，适合工业化大规模生产，具有广阔的工业应用前景。

技术研发人员：王勇,李佳乐,王飞,赵志浩,韩仲康,杨杭生
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15