类氧化物催化剂与过滤器的制备方法以及尾气处理系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及过滤装置技术领域，更具体地说，特别涉及一种Mn〇X-Ce02类氧化物 催化剂、一种过滤器的制备方法以及一种尾气处理系统。
【背景技术】
[0002] 近些年来，由于机动车保有量逐年增加，大量的尾气污染物排放到大气环境中，这 不仅对环境造成了严重的影响，也对人类健康构成了严重的威胁。其中，碳颗粒物（PM)的 排放尤为突出。目前，使用过滤器净化碳烟是机动车尾气颗粒物净化的有效方法。这种过 滤器首先捕获尾气中的碳颗粒物，然后再燃烧掉碳颗粒物，实现过滤器的再生。
[0003] 所谓的过滤器是一种通透式的壁流式过滤器，它是由一种陶瓷基体构成的，并由 多个气流通道组成的蜂窝状基体。这些通道的进气端和出气端相邻的通道口是被堵住的， 而且进气端的末端和出气端的始端是被堵住的。在过滤器的壁上有足够的允许气流通过的 小孔，因此，背压相对较低。但是这些小孔不允许碳颗粒通过，由此实现了气固的分离。
[0004] 实现尾气中碳颗粒物的氧化燃烧或者过滤器的再生，主要依靠尾气中的02和 N02。一般而言，尾气中存在大量的氧气（10-15%)，但利用氧气直接氧化碳颗粒需要更高 的温度条件（> 650°C )，而且柴油车尾气条件并不满足。N02有很强的氧化能力，可以在低 温实现碳颗粒的氧化，但是尾气中N02的量并不多。所以，催化氧化碳颗粒物是最有效的方 法。
[0005] -些专利表明，贵金属催化剂（如Pt/A1203、Pt/Ti02等）对NO的氧化和N02的 生成有良好的效果，这些贵金属包括铂、钯、铑等。而且N02的量依赖于贵金属的量。但是， 贵金属是一种稀缺的资源，市场价格比较昂贵，大大提高了应用成本。而且，在中国，低劣的 油品成为了阻碍贵金属催化剂应用的主要因素，因为燃油里面含有较多的硫，过高的贵金 属容易引起催化剂的硫中毒。
[0006] 铈基复合氧化物是一种优越的储氧材料，比如铈锆复合氧化物、铈铁复合氧化物、 铈钴复合氧化物等。这些氧化物能有效地储存尾气中的氧，并释放出活性氧，这些活性氧在 较低的温度下能更好地氧化碳颗粒，而且也能参与NO的氧化，提高尾气中N02的浓度，这对 碳颗粒的氧化和过滤器的再生更有利。锰氧化物是一种良好的变价氧化物，具有优越的氧 化还原能力和储氧能力。更重要的是，它能有效地将NO氧化成N02,而且还能在低温以亚硝 酸盐的形式储存N02,在高温释放N02。因此，锰氧化物的存在有利于N02浓度的增加。
[0007] 碳烟颗粒氧化催化剂的应用还得面临一个实际的问题，那就是耐热性和耐硫性。 在主动再生阶段，需要更高的温度（约700-800°C )进行碳颗粒的氧化，这要求所用的催化 剂具有高的热稳定性，以保证催化剂的长期寿命。再者，燃油里含有较多的硫，导致尾气排 放高的硫含量，这要求催化剂具有高的耐硫性，以保证催化剂使用免于硫的影响。
[0008] 所以，研宄低含量贵金属铈锰类氧化物催化剂在碳颗粒氧化上的应用是有重要意 义的。
【发明内容】
[0009] 有鉴于此，本发明提供了一种Mn0x-Ce02类氧化物催化剂与一种涂覆上述催化剂 的过滤器的制备方法以及一种安装有该过滤器尾气处理系统，以解决上述问题。
[0010] 本发明提供了一系列低含量贵金属的Mn0x-Ce02类氧化物催化剂，并用于碳颗粒 氧化处理技术上的应用，表现了良好的NO氧化活性和碳颗粒氧化活性。
[0011] 本发明对Mn0x-Ce02载体混合氧化物进行了改性，以提高催化剂的热稳定性。改 性的物种包括A1203、La203、Y203和Zr02等，结果都表现出了良好的效果。
[0012] 本发明对Mn0x_Ce02载体混合氧化物进行了改性，以提高催化剂的耐硫性。其中 钇（Y)改性的催化剂表现了最好的结果。
[0013] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0014] 一种Mn0x_Ce02类氧化物催化剂，包括：
[0015] 步骤一、按照铈锰的摩尔比为4 : 1，称取适量的铈、锰前驱体Ce(N03)3 · 6H20和 Mn(N03)2 ；
[0016] 步骤二、将上述前驱体分别溶解于去离子水中，配制成总阳离子浓度为0.0 lmol/L 的混合溶液，并搅拌20min达到混合充分均匀的混合溶液；
[0017] 步骤三、在搅拌条件下，缓慢向所述混合溶液中滴加浓氨水至沉淀完全，并控制pH 范围为8. 8-9. 4 ;
[0018] 步骤四、继续搅拌30min后静置2天，然后过滤并用去离子水清洗至滤液pH为中 性；
[0019] 步骤五、将沉淀物于120°C干燥1天，最后在马弗炉里于500°C焙烧3h制成载体氧 化物；
[0020] 步骤六、循环上述步骤一至步骤五并将所获得的全部所述载体氧化物通过等体积 浸渍法浸渍质量百分数为0. 3%的Pt贵金属，然后置于干燥箱中在IKTC干燥6h，最后在焙 烧炉中于500°C焙烧2h获得低含量贵金属催化剂成品。
[0021] 本发明提供的Mn0x-Ce02类氧化物催化剂，关键组分锰物种和贵金属Pt对催化剂 的催化活性影响重大，而且也影响了产物的选择性。本发明所制备的催化剂大大改善了催 化剂的催化氧化性能，并提高了碳颗粒氧化产物C02的选择性。随着改性物种Al、La、Y和 Zr的加入，明显地增强了催化剂的热稳定性，而且Y的加入还增强了催化剂的抗硫性。
[0022] 本发明又提供了一种过滤器的制备方法，其具体流程为：
[0023] 步骤一、选择过滤效率为90%以上31cm-2的SiC陶瓷基体做为涂覆基体，并将其 浸泡在水中约5-10h ;
[0024] 步骤二、选择蔗糖、高粘、柠檬酸或醋酸作为粘结剂和酸度调节剂添加到通过权利 要求1制备的Mn0x-Ce02类氧化物催化剂中配制成涂覆浆液，并控制pH范围为1-4,其固含 量为 15% -30% ;
[0025] 步骤三、将所述涂覆浆液进行球磨至混合均匀，然后当配制好浆液后，将所述 涂覆基体插入到所述涂覆浆液液面以下，并用真空泵抽气装置抽取浆液，真空压力调 至-5-40kPa，上载量控制在80-120g/L ;
[0026] 步骤四、将所述涂覆浆液抽进所述涂覆基体的内表面后，停止上载，用空压机从出 气端向进气端吹气，吹走多余的上载量；
[0027] 步骤五、将所述涂覆基体在120°C下对样品进行干燥，然后于500°C焙烧2h。
[0028] 本发明制备的过滤器，由于涂覆有上述的催化剂，这些改性后的Mn0x-Ce02类氧 化物催化剂的加入改善了热条件和硫条件下的产物选择性，并且，本发明所涉及的涂覆工 艺能均匀地将催化剂涂覆在基体上，可减少高温催化剂脱落的现象。这类催化剂与市场上 的高含量贵金属催化剂相比，不仅表现出较好的催化性能，还能大大降低应用成本，而且生 产工艺简单，适用于工