本發(fā)明涉及催化劑
技術領域：
，具體涉及一種no催化劑及其制備方法。
背景技術：
：以下對本發(fā)明的相關技術背景進行說明，但這些說明并不一定構成本發(fā)明的現有技術。柴油機自發(fā)明以來，憑借其良好的燃燒效率和較低氮氧化物(nox)排放量得到廣泛應用。但是，隨著國家環(huán)保標準的日趨嚴格，必須采取措施來降低(nox)排放量。目前主要有以下三種方法：nox儲存還原(nsr)，選擇性催化氧化還原(scr)和連續(xù)性再生捕集。由于內燃機尾氣主要成分是no,所以將no氧化為no2是后續(xù)處理的關鍵步驟，該步驟主要通過催化氧化反應實現。目前主要使用的是pt負載型催化劑，這類催化劑在催化氧化no及碳黑方面具有較高的活性。但是，由于pt負載型催化劑價格昂貴，并且在貧燃條件下催化活性受到抑制，易發(fā)生s、p、pb等元素的化合物及水蒸氣中毒。因此，急需找到一種廉價且催化氧化效果好的催化劑。技術實現要素：為了解決現有技術的一個或多個問題，本發(fā)明提出一種no催化劑及其制備方法。根據本發(fā)明的一個方面，提供一種no催化劑的制備方法，包括如下步驟：(1)將k2co3、tio2和h2o混合研磨、烘干灼燒后得到k2ti2o5粉末；(2)取co(no3)2和mg(no3)2溶于去離子水中，得到混合鹽溶液；(3)將k2ti2o5粉末加入混合鹽溶液中進行進行離子交換反應1～2小時，烘干灼燒后得到no催化劑。優(yōu)選地，步驟(3)中，將離子交換反應后烘干的顆粒與沸石粉混合，灼燒后得到no催化劑。優(yōu)選地，沸石粉的添加量不超過待灼燒顆?？傊亓康?％。優(yōu)選地，mg(no3)2與co(no3)2的摩爾比為：2.25～8:1。優(yōu)選地，混合鹽溶液中co(no3)2的摩爾濃度不低于0.35mol/l。優(yōu)選地，步驟(1)中的灼燒條件為：850℃下灼燒10小時。優(yōu)選地，步驟(3)中的灼燒條件為：300～400℃下灼燒3小時。優(yōu)選地，步驟(3)進一步包括：在離子交換過程中進行超聲波處理。本發(fā)明的還提供由本發(fā)明第一方面的制備方法制得的no催化劑。本發(fā)明采用離子交換法制備no催化劑，并且使催化劑中的co以co2o3納米顆粒的形式附著在k2ti2o5晶體表面，制備方法簡單，所得no催化劑的催化活性高；采用co(no3)2和mg(no3)2的混合鹽溶液進行離子交換，一方面大大減少鈷鹽的使用量，成本低，另一方面，還能降低灼燒溫度和時間，提高所得催化劑在貧燃條件下的催化活性。具體實施方式下面對本發(fā)明的示例性實施方式進行詳細描述。對示例性實施方式的描述僅僅是出于示范目的，而絕不是對本發(fā)明及其應用或用法的限制。本發(fā)明在第一方面提供了一種no催化劑的制備方法，包括如下步驟：(1)將k2co3、tio2和h2o混合研磨、烘干灼燒后得到k2ti2o5粉末；(2)取co(no3)2和mg(no3)2溶于去離子水中，得到混合鹽溶液；(3)將k2ti2o5粉末加入混合鹽溶液中進行進行離子交換反應1～2小時，烘干灼燒后得到no催化劑?，F有技術中采用離子交換法制得的用于催化氧化no的催化劑co-k2ti2o5，其中co往往以co3o4的形式附著在k2ti2o5表面。而本發(fā)明的粒子交換法制得的no催化劑，通過選擇合適的用于離子交換的混合鹽溶液、以及控制離子交換的反應條件，能夠使co以co2o3納米顆粒的形式附著在k2ti2o5晶體表面，不僅制備方法簡單，與現有技術相比，所得no催化劑的催化活性更高。現有技術中往往僅采用co(no3)2溶液作為離子交換溶液，離子交換反應后的灼燒條件一般為500℃下灼燒5h。本發(fā)明的發(fā)明人經過長期研究發(fā)現，與現有技術中僅采用co(no3)2溶液作為離子交換溶液相比，若采用co(no3)2和mg(no3)2的混合鹽溶液進行離子交換，不僅能夠大大降低鈷鹽的使用量，減少成本低，還能降低灼燒溫度和時間，提高所得催化劑在貧燃條件下的催化活性。優(yōu)選地，步驟(3)中的灼燒條件可以為：300～400℃下灼燒3小時。在一些實施例中，步驟(3)中將離子交換反應后烘干的顆粒與沸石粉混合，灼燒后得到no催化劑。沸石粉具有網狀結構，能夠增加制得no催化劑的比表面積，提高催化活性。沸石粉的孔穴和通道中的陽離子還有較強的選擇性離子交換性能，在灼燒過程中，鈷鹽和鎂鹽能夠改變沸石粉孔穴和通道中的官能團，沸石粉表面表面形成大量的鈷氧化物和鎂氧化物，一方面這些鈷氧化物和鎂氧化物能夠催化氧化no，另一方面這些鈷氧化物和鎂氧化物直接嵌構在沸石粉表面，而非簡單的靜電吸附作用，這種嵌構作用更強，從而可以使得大量沉淀物嵌構在沸石粉表面，從而不需要后續(xù)的造粒過程，步驟更簡單，生產周期更短，能夠降低造粒設備投資以及運行成本。沸石粉的添加量可以根據實際需要進行選擇。沸石粉的添加量越大，所得no催化劑的比表面積越大；當沸石粉的添加量過大時，單位質量或體積內具有催化氧化作用的有效官能團較低，會降低no催化劑的催化活性和效率。在一些優(yōu)選的實施例中，沸石粉的添加量不超過待灼燒顆?？傊亓康?％。由于mg(no3)2的價格比co(no3)2低，mg(no3)2的添加量越大，制備no催化劑的成本越低；另外，本發(fā)明的發(fā)明人意外地發(fā)現，隨著混合鹽溶液中mg(no3)2的添加量的增加，制得no催化劑對no的催化活性會逐漸提升，因此，從這個角度考慮，可以盡量增加混合鹽溶液中mg(no3)2的添加量。然而，mg(no3)2的添加量不宜過大，否則制得no催化劑的催化活性降低，當混合鹽溶液中co(no3)2的添加量為零時，制得no催化劑對no的催化氧化效率會直線下降，幾乎無法起到催化氧化的作用。出現這種現象的原因尚不清楚，可能是由于在本發(fā)明的反應體系中，mg(no3)2與co(no3)2之間具有協(xié)同作用。優(yōu)選地，mg(no3)2與co(no3)2的摩爾比為：2.25～8:1。與k2ti2o5粉末反應的mg(no3)2與co(no3)2的量也對制得no催化劑的活性具有一定影響。若與k2ti2o5粉末反應的mg(no3)2與co(no3)2的量過低多，當混合鹽濃度較大時不利于離子交換反應的進行，并且制得no催化劑在貧燃條件下的催化活性都會受到一定程度的抑制，若混合鹽濃度較小時不利于混合鹽中的鈷鹽和鎂鹽與k2ti2o5粉末充分反應。另外，過多的mg(no3)2和co(no3)2也會增加制備no催化劑的成本。現有技術僅采用co(no3)2溶液作為離子交換溶液時，離子交換溶液的濃度往往不超過0.25mol/l，但是在本發(fā)明的反應體系中，若混合鹽溶液中mg(no3)2和/或co(no3)2的濃度若低于0.25mol/l，所得no催化劑對no的催化氧化效果非常差，這可能與本發(fā)明的反應體系組分與現有技術中的不同有關。優(yōu)選地，混合鹽溶液中co(no3)2的摩爾濃度為0.35～0.5mol/l。在一定濃度范圍內，混合鹽溶液中mg(no3)2和co(no3)2的摩爾濃度越大，制得no催化劑在貧燃條件下的催化活性越高；若混合鹽溶液中mg(no3)2和co(no3)2的摩爾濃度過低或過高，都不利于離子交換反應的進行，并且制得no催化劑在貧燃條件下的催化活性都會受到一定程度的抑制，過多的mg(no3)2和co(no3)2添加量也會增加制備no催化劑的成本。步驟(1)中的灼燒條件可以根據實際情況進行設定，優(yōu)選地，步驟(1)中的灼燒條件為：850℃下灼燒10小時。步驟(3)進一步包括：在離子交換過程中進行超聲波處理，以提高鈷氧化物和鎂氧化物在k2ti2o5顆粒表面的分散性。與未超聲處理相比，超聲處理后制得no催化劑對no的催化氧化效率和在貧燃條件下的催化活性都明顯提高。本發(fā)明的第二方面提供一種由本發(fā)明第一方面的制備方法制得的no催化劑。下面結合實施例對本發(fā)明作進一步說明。這些實施例只是就本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行舉例說明，本發(fā)明的保護范圍不應解釋為僅限于這些實施例。實施例1按照表1的工藝參數，采用如下步驟制備no催化劑：(1)將k2co3、tio2和h2o按照物質的量比1:2:15混合研磨，850℃下灼燒10小時，得到k2ti2o5粉末；(2)取co(no3)2和mg(no3)2溶于去離子水中，mg(no3)2與co(no3)2的摩爾比為5:1，得到混合鹽溶液，混合鹽溶液中co(no3)2的摩爾濃度為0.4mol/l；(3)將k2ti2o5粉末加入混合鹽溶液中進行進行離子交換反應1小時，300℃下灼燒3小時，得到no催化劑。實施例2-5步驟(2)中，mg(no3)2與co(no3)2的摩爾比分別為1.2:1、2.5:1、8:1、10:1，其他條件與實施例1相同。實施例6-8步驟(3)中，將離子交換反應后烘干的顆粒與沸石粉混合，灼燒后得到所述no催化劑。沸石的添加量占待灼燒顆?？傊亓康陌俜直确謩e為：1％、2％、3％，其他條件與實施例1相同。實施例9步驟(3)在離子交換過程中進行超聲波處理，其他條件與實施例1相同。實施例10(1)將k2co3、tio2和h2o按照物質的量比1:2:15混合研磨，850℃下灼燒10小時，得到k2ti2o5粉末；(2)取co(no3)2溶于去離子水中得到混合鹽溶液，混合鹽溶液中co(no3)2的摩爾濃度為0.2mol/l；(3)將k2ti2o5粉末加入混合鹽溶液中進行進行離子交換反應3小時，500℃下灼燒5小時，得到no催化劑。分別考察各實施例制得no催化劑對no催化氧化處理時的no轉化率，各實施例的實驗結果參見下表1。表1各實施例的實驗結果實施例no轉化率/(％)1832703804855686867928929901065實施例1-9采用co(no3)2和mg(no3)2的混合鹽溶液進行離子交換，實施例10是現有技術通常采用的制備方法，其僅采用co(no3)2溶液作為離子交換溶液，從表1中的實驗結果可以看出，與現有技術相比，若采用co(no3)2和mg(no3)2的混合鹽溶液進行離子交換，能大大提高所得催化劑的催化活性。將實施例6-8與實施例的實驗結果比較可以看出，將離子交換反應后烘干的顆粒與沸石粉混合再灼燒，能夠顯著提高催化活性。從實施例1和9的實驗結果可以看出，在離子交換過程中進行超聲波處理，以提高鈷氧化物和鎂氧化物在k2ti2o5顆粒表面的分散性。與未超聲處理相比，超聲處理后制得no催化劑對no的催化氧化效率和在貧燃條件下的催化活性都明顯提高。雖然參照示例性實施方式對本發(fā)明進行了描述，但是應當理解，本發(fā)明并不局限于文中詳細描述和示出的具體實施方式，在不偏離權利要求書所限定的范圍的情況下，本領域技術人員可以對所述示例性實施方式做出各種改變。當前第1頁12