内燃机排气净化用Au纳米催化剂及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号(10)授权公告号CNCN102814179102814179B(45)授权公告日2014.07.23(21)申请号201210292380.1(56)对比文件郝利君等.“Au纳米催化剂在内燃机排气净(22)申请日2012.08.16化中的应用”.《内燃机》.2012,(第1期),第52(73)专利权人北京理工大学页右栏第3段.地址100081北京市海淀区中关村南大街5郝利君等.“Au纳米催化剂在内燃机排气净号化中的应用”.《内燃机》.2012,(第1期),第52(72)发明人郝利君葛蕴珊朱辉谭建伟页右栏第3段.韩秀坤高力平DongSikKim.etal.“Goldattheroot(74)专利代理机构北京理工大学专利中心orattheTipofZnONanowires:AModel”.11120《Small》.2008,第4卷(第10期),右代理人杨志兵付雷杰栏-左栏.(51)Int.Cl.审查员曾文锋B01J23/66(2006.01)B01J23/52(2006.01)B01J35/10(2006.01)B01D53/62(2006.01)B01D53/72(2006.01)B01D53/94(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书4页说明书4页附图1页附图1页(54)发明名称内燃机排气净化用Au纳米催化剂及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种内燃机排气净化用Au纳米催化剂及其制备方法，属于汽车排放控制及环保技术领域。所述催化剂以金属氧化物纳米线为载体，以Au纳米微粒的形式沉积在载体的顶端，所述催化剂的粒径为5~10nm。采用气-液-固机理的气相沉积法制备Au纳米催化剂，步骤为：（1）利用磁控溅射技术在石英片基底上制备Au纳米点阵；（2）将石墨粉末和金属氧化物粉末混合；（3）设计一个双加热槽化学气相沉积系统，并通入惰性气体；（4）控制管式加热炉温度；（5）控制反应时间。所述催化剂具有较高的低温催化活性，能够替代Pt、Pd和Rh等贵金属，应用于内燃机排气净化领域。CN102814179BCN1028479BCN102814179B权利要求书1/1页1.内燃机排气净化用Au纳米催化剂的制备方法，其特征在于：所述催化剂以金属氧化物纳米线为载体，以Au纳米微粒的形式沉积在载体的顶端，所述催化剂的粒径为5～10nm；其中，所述金属氧化物为ZnO；所述方法为采用气-液-固机理的气相沉积法制备Au纳米催化剂，步骤如下：步骤1，利用磁控溅射技术在石英片基底上制备Au纳米微粒点阵，使Au纳米粒子尺寸控制在5～10nm，得到生长Au/金属氧化物纳米材料的模板；步骤2，将石墨粉末和金属氧化物粉末混合并研磨，得到均匀混合物；所述石墨和金属氧化物的物质的量比为1:1；步骤3，将两台管式加热炉串联在一起，分别为上游管式加热炉和下游管式加热炉，将两个加热槽分别置于两台管式加热炉中，将步骤2得到的均匀混合物置于上游管式加热炉的加热槽中，将步骤1得到的模板置于下游管式加热炉的加热槽中，两个加热槽间距离为5～10cm，向管路内通入含5％氧气的惰性气体Ar，使气体从上游管式加热炉流向下游管式加热炉，流量为30～50mL/min；步骤4，将上游管式加热炉的温度控制在1100～1150℃，下游管式加热炉的温度控制在950～1000℃；步骤5，保持步骤3的惰性气体的氛围以及步骤4的温度条件，反应时间为60～120分钟，在所述石英片表面形成负载在金属氧化物纳米线上的Au纳米粒子催化剂结构，即得到一种内燃机排气净化用Au纳米催化剂。2CN102814179B说明书1/4页内燃机排气净化用Au纳米催化剂及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种内燃机排气净化用Au纳米催化剂及其制备方法，属于汽车排放控制及环保技术领域。背景技术[0002]随着世界范围汽车保有量的增加，汽车排放污染物对大气环境造成的污染受到前所未有的关注，世界各国汽车排放限制标准逐步提高。在目前技术背景下，单纯通过改善内燃机工作过程来满足排放法规已变得越来越困难，因此各种排气后处理技术及装置应运而生。目前，应用于内燃机排气净化用催化剂主要活性成分为Pt、Pd和Rh等贵金属，简称PGM（PlatinumGroupMetal），它们对CO、HC和NOx具有很高的催化转化效率，但Pt、Pd和Rh等贵金属资源奇缺且价格昂贵。目前，每年用于汽车排放后处理器的Pt、Pd贵金属用量已达到全世界Pt、Pd年产量的50%，而Rh用量已达到世界年产量的80%，且用量逐年增加。因此，为了降低整车成本及节约稀有贵金属资源，开发较低PGM用量且具有较高催化净化效率的后处理器是汽车排放净化装置的重要发展方向。[0003]近