La1-xKxMnO3钙钛矿型催化剂同时去除碳烟颗粒物和NOx的性能研究

通过柠檬酸络合法制备了一系列钙钛矿型催化剂La_(1-x)K_xMnO_3(x=0.0～0.5)。通过程序升温氧化反应测试了催化剂同时去除碳烟颗粒物和NO_x的性能。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、氢气程序升温还原(H_2-TPR)以及X射线光电子能谱(XPS)等表征技术分析了经过A位掺杂的催化剂与基础催化剂产生活性差异的原因。结果表明:所制备的催化剂均具有钙钛矿结构;K的掺杂使得催化剂拥有更加均匀的纳米颗粒且颗粒粒度减小;同时掺杂还改变了B位金属的化学状态,使得被掺杂的催化剂中高价态的Mn~(4+)和氧空位的含量增加。其中La_(0.7)K_(0.3)MnO_3具有较好催化活性,碳烟颗粒物的特征温度T_(50)和最大燃烧速率温度分别为344.0℃和349.8℃,NO的转化率为39.1%。     

铋取代对LaMnO_3催化剂的结构和催化碳烟燃烧性能的影响

采用柠檬酸溶胶法合成了一系列LaMn1-xBixO3(x为0,0.1,0.2,0.3,0.4)钙钛矿型催化剂,通过X射线衍射(XRD)、比表面积测定(BET)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、程序升温还原(H2-TPR)和程序升温脱附(O2-TPD)手段对催化剂的物理化学特性进行了表征.采用热重分析法(TG/DTA)研究了铋(Bi)金属的取代对催化剂催化去除碳烟活性的影响.研究结果表明,Bi取代导致催化剂样品中Bi0.775,La0.225,O1.5氧化物的形成,并随着Bi取代量的提高该氧化物的量逐渐增多.相对于LaMnO3,金属Bi取代提高了催化剂的比表面积、表面吸附氧含量(α-O2)以及低温氧化还原能力,因此催化剂使碳烟燃烧的催化活性得到了显著的提高.该系列样品中,LaMn0.7,Bi0.3,O3样品表现出最高的催化活性,碳烟燃烧速率峰值温度(Tm)仅为394,℃.     

天然气预混催化燃烧的特性

制备了1%(质量比)Pd/Al_2O_3陶瓷蜂窝催化剂,并用钡、镧、铈等氧化物对其进行改性,然后负载在堇青石载体上,并进行天然气预混催化燃烧实验。研究了空燃比、功率对催化燃烧尾气排放的影响,结果表明,催化燃烧温度在500～900℃时,空燃比、气体流速都会对催化燃烧效果产生影响;当空燃比在8.3～19时,可实现稳定催化燃烧;空燃比在11～19时催化燃烧效果较好,尾气中CO几乎为零,HC低于10~(-5),NO_x低于5×10~(-6)。     

NTP净化柴油车尾气的发展现状及前景分析

传统的柴油车尾气净化方法具有净化效率低、质量大、成本高、占用空间大和排气背压高等缺点,在一定程度上阻碍了柴油车的发展,为提高柴油车尾气净化技术的净化性能,低温等离子体(NTP,Non-thermal Plasma)净化柴油车尾气技术得到了广泛的关注。综述了NTP净化柴油车尾气微粒物(PM,Particular Matter)和氮氧化物(NO_x)的机理与发展现状,并对NTP净化技术的发展前景进行分析,提出了NTP与微米木纤维相结合的柴油车尾气净化方法,该方法可克服传统NTP净化器的缺点,并实现PM与NO_x的同时净化。     

LaCoO3钙钛矿型催化剂对柴油机NOx净化性能研究

采用柠檬酸络合法制备了LaCoO3钙钛矿型催化剂。对其理化特性及NH3-选择性催化还原催化性能的研究结果表明：纯LaCoO3颗粒具有一定的NOx催化还原能力,在250～450℃活性较高;但该催化剂对NH3具有较高的氧化活性,且催化活性随反应温度的升高而提高;在SCR反应中,在400℃以下时,该催化剂显示出一定的NOx净化能力,但当温度超过400℃以后,还原剂的加入反而恶化了NOx排放。不管反应气组成如何,LaCoO3钙钛矿型催化剂对HC和CO都具有良好的催化性能。     

稀土钙钛矿型催化剂LaBO_3对NO_x催化性能及反应机理的研究(1)——催化剂的合成工艺及催化性能

本文作者采用共沉淀法和机械混合法制备了稀土钙钛矿型催化剂ＬａＢＯ３（Ｂ＝Ｔｉ,Ｖ,Ｃｒ,Ｍｎ,Ｆｅ,Ｃｏ,Ｎｉ,Ｃｕ）系列稀土钙钛矿型氧化物催化剂,并采用了差热分析（ＤＴＡ）、Ｘ－射线衍射（ＸＲＤ）等技术确定了催化剂制备工艺及条件,同时研究了催化剂对于Ｎ２Ｏ分解及还原反应的催化活性变化规律。实验结果表明,按确定的制备工艺路线可合成出立方晶系的纯钙钛矿结构;在稀土钙钛矿催化剂ＬａＢＯ３中,Ｂ位离子的ｄ电子结构决定了催化剂的催化活性。     

MnCePrO2-δ复合氧化物在O2及NOx气氛中对柴油机颗粒的氧化活性研究

将采用自蔓延高温燃烧合成法(SHS)制备的一系列MnCePrO2-δ复合氧化物催化剂以及贵金属Pt催化剂涂覆于空白的DPF载体上,对其同时去除柴油机尾气中碳烟颗粒物和氮氧化物反应的催化活性进行研究。结果表明: MnCePrO2-δ系列催化剂在氧化碳烟颗粒物和NO的性能上相较于贵金属Pt有明显的优势。其中,Mn0.3Ce0.5Pr0.2具有最好的催化活性,催化去除碳烟颗粒的起燃温度为296 ℃,最大氧化碳烟颗粒速率温度为418 ℃,NO的转化率达到65.6%。利用程序升温反应技术研究了气体流量和加载碳烟质量的变化对Mn0.3Ce0.5Pr0.2催化剂催化活性的影响。研究表明:当气体流量由500(mL· min-1)减小至100(mL· min-¹)时,碳烟颗粒的起燃温度和最大氧化速率温度分别降低了10 ℃和20 ℃,而加载的碳烟质量的改变对碳烟颗粒的起燃温度和最大氧化速率温度没有影响。     

Cu基和Fe基分子筛催化剂对发动机排放影响的试验研究

在一款国六4缸柴油机上进行Cu基和Fe基分子筛催化剂对比试验,研究2种分子筛催化剂在选定氨氮比(ammonia nitrogen ratio,NSR)和在瞬态测试循环(world harmonized transient cycle,WHTC)下的NO_x转化效率。研究结果表明,在柴油机稳态工况下,按照选定的NSR,Fe基催化剂工作温度在225℃以下低温区的NO_x转化效率较Cu基催化剂差,225℃以上时2种分子筛催化剂的NO_x转化效率基本一致;在WHTC排放循环中,温度为200～300℃时Fe基催化剂的NO_x转化效率低于Cu基催化剂,温度为300～350℃时Fe基和Cu基催化剂的NO_x转化效率均较高。     

被动氮氧化合物吸附催化剂PNA性能研究

冷启动阶段的NO_x排放控制成为目前柴油车尾气排放的一个重大挑战,传统的选择性催化还原(SCR)技术已无法解决在低温阶段的NO_x排放问题,一种被动氮氧化合物吸附(PNA)技术应运而生。主要研究了PNA在冷启动过程中对NO_x的吸附量、PNA催化剂与常规氧化催化剂(DOC)的NO_2生成能力对比、PNA催化剂的老化性能。试验结果表明:PNA新鲜态催化剂NO_2生成能力低于常规DOC,PNA催化剂在冷启动阶段(低于200℃)未表现出NO_x吸附存储能力,经过水热老化出现较大程度的NO_2生成能力下降;经过硫老化后,基本失去NO_2生成能力;脱硫后NO_x存储能力未恢复到硫老化前水平且基本失去NO_x存储能力。     

纳米LaCoO3的声化学制备及结构和催化燃烧活性

使用超声共沉淀法制备了LaCoO3复合氧化物纳米催化剂，研究了共沉淀过程中超声波对LaCoO3结构性质和催化活性的影响．X-射线衍射分析(XRD)、表面吸附(BET)、透射电子显微镜(TEM)、X-射线光电子能谱(XPS)和活性评价等表征的结果表明，在共沉淀过程中施加超声波辐照，可以使LaCoO3复合氧化物的生成温度降低，粒径减少，比表面积增加，表面B位元素含量增加，表面晶格氧空位增加，表面吸附氧种增加，使LaCoO3催化剂的表面氧种活化，使LaCoO3催化剂的催化活性增加。     

基于热管技术的柴油机燃油加热系统性能分析

为了充分利用发动机尾气余热能量,并解决冬季柴油机难以起动的问题,设计了一套冬季柴油机燃油加热快速起动系统。在利用副油箱低标号燃油起动后,将柴油机尾气余热热量通过不锈钢-钠钾合金热管由排气管引至燃油,以实现对油箱中高标号燃油加热。通过台架试验,讨论了某6缸柴油机的余热特性及柴油机可利用尾气余热回收潜力,并在此基础上对热管工作特性进行了试验分析。研究结果表明:在柴油机全工况范围内,排气温度范围为440K~800K,柴油机尾气中至少有1/3的余热能可以利用;热管起动时间仅需275s,可以提供的加热温度范围为350K~600K。试验获取了在限定转速下的有效燃油消耗率与燃油温度变化情况,证明了冬季柴油机燃油加热快速起动系统对发动机的经济性有明显的提升。     

催化剂与微粒接触对同时去除PM和NOx反应的影响

通过在柴油机微粒过滤器(DPF)上涂覆复合金属氧化物催化剂Cu0.95K0.05Fe2O4,利用程序升温反应(TPR)技术，就柴油机微粒(PM)与催化剂的接触对PM和NO，同时去除反应的影响进行了试验研究．比较了PM与催化剂的紧接触和松接触，以及不同的挂烟量、不同的中间层、不同的催化剂涂覆方法对PM和NOx同时催化去除的影响．研究结果表明，改善载体和催化剂之间的过渡层和催化剂的负载工艺以及增大PM与催化剂的有效接触，对于提高PM和NOx同时去除的催化活性具有重要意义。     

NTP协同LKFMCO催化剂对柴油机NO_x和碳烟排放的影响

采用柠檬酸溶胶法制备了La_(0.8)K_(0.2)Fe_(0.5)Mn_(0.45)Co_(0.05)O_3纳米催化剂,利用X射线衍射分析、扫描电镜和能量色散谱仪对LKFMCO催化剂进行了表征,并协同低温等离子体技术,通过发动机台架试验,研究了NTP协同LKFMCO催化剂脱除氮氧化物(NO_x)和碳烟的作用规律。研究结果表明:所制备的催化剂为介孔结构,催化剂粉体具有较高的纯度,粒径较小且尺寸均匀。与空载体作用相比,在NTP+LKFMCO作用下,NO_x转化率高达65%,碳烟排放总体上大幅降低,副产物N_2O浓度变化幅度较小,表明该技术不会引起二次污染。     

铜基分子筛SCR催化剂活性及NH3存储特性

对比反应温度对大孔Cu/beta和新型小孔Cu/SSZ-13催化剂新鲜和老化样的平均反应速率、NO_x转化率、NH_3存储量和NH_3泄漏的影响;分析了NH_3存储、释放过程以及NH_3存储量与瞬时NO_x转化率的关系;研究了Cu/SSZ-13在空速为3×10~4h~(-1)和5×10~4h~(-1)下NH_3存储特性.结果表明:温度对催化还原反应速率影响显著,空速影响次之;温度升高,两种催化剂平均反应速率升高.两种Cu基催化剂显示出相似的NH_3存储、释放过程.随着温度升高或者空速增加,催化剂的饱和NH_3存储量变小、饱和NH_3存储时间变短;标称NO_x转化率随着温度的增加而增加,随着空速增加而降低.低温下瞬时NO_x转化率随着NH_3存储量的增加而增加;300℃时NH_3存储量对NO_x转化率影响减小.两种催化剂中Cu/SSZ-13对NH_3存储量依赖度更低,且水热稳定性能更优.     

NTP辅助LaMnO3和La0.8K0.2MnO3催化剂脱除柴油机NOx的试验研究

基于介质阻挡放电理论设计一套低温等离子体(non-thermal plasmal,NTP)发生器。采用溶胶-凝胶法制备了钙钛矿催化剂La0.8K0.2MnO3(LKMO)和LaMnO3(LMO),并利用X射线衍射分析(X-ray diffraction,XRD)对其性能进行表征。通过柴油机台架试验,研究了NTP辅助LKMO和LMO催化对NOx的作用规律。研究结果表明:制备的催化剂形成了钙钛矿晶体结构,温度在200～350℃时,NTP辅助LMO只存在NO和NO2的吸附和脱附,而NOx总量未降低;在NTP辅助LKMO作用下,NOx浓度降低较明显,K元素的掺入提高了催化剂活性,且NTP提高了催化剂对NOx的去除效率。     

用于柴油机尾气脱硫捕集器的干式脱硫材料研究进展

柴油机尾气处理系统中脱除氮氧化合物（NOx）的催化剂易受硫的侵蚀而中毒。为避免SOx对净化NOx催化剂的毒害作用,一种有效的解决办法是将脱硫捕集器置于脱除NOx催化剂的系统之前来捕获柴油机尾气中的氧化硫（SOx）。本文针对贵金属催化剂、金属碳酸盐、金属氧化物等几种主要应用于柴油机脱硫捕集器的干式脱硫材料,主要阐述了各自的脱硫原理及性能,并分析了各种脱硫材料的研究现状和工业化应用前景,并指出了高性能且价格低廉的金属氧化物是未来应用于柴油机脱硫捕集器的主要方向。     

NO_2/NO_x比例对NSR催化剂存储NO_x性能的影响

为了研究稀燃阶段体积分数比例对NSR催化剂的NO_x存储性能影响,利用改进的溶胶凝胶法结合浸渍法制备了催化剂,并通过X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)对催化剂的晶型进行分析,以及利用X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)对催化剂的活性组分价态进行测试.结果表明:晶面尺寸为5.7 nm,且Ce元素主要以Ce~(4+)存在,离子数量比为0.127,表面化学吸附氧与晶格氧的比例离子数量比)为0.561.通过模拟气试验研究了在不同温度下比例对催化剂存储NO_x性能的影响.结果表明:在350℃时,催化剂具有对NO_x的最佳存储性能,存储饱和时NO_x存储量为641.14μmol/gcat;随着比例增加,NO_x溢出速率降低,存储饱和时间增加,表明提高比例能显著提高催化剂的NO_x存储效率.     

Pt对Ba-Ce/γ-Al_2O_3催化剂低温还原和脱除NO_x的影响

为研究稀燃氮氧化物捕集催化剂的低温还原和脱除NOx排放性能,通过浸渍法制备了Ba-Ce/γ-Al_2O_3和Pt/BaCe/γ-Al_2O_3催化剂,利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜/能谱仪(SEM/EDS)和X射线光电子能谱(XPS)对其理化性质进行了表征.结果表明:Ba-Ce/γ-Al_2O_3催化剂各组分结晶和分散良好,且晶粒尺寸较小;添加铂(Pt)后,对催化剂形貌产生了显著影响,主要由近似球形颗粒变为了块状物质.在催化剂表面,Pt~(0+)是Pt的主要存在形式,也存在少量PtO_x;Ce主要以Ce~(4+)存在,且存在少量Ce~(3+),Ce~(4+)和Ce~(3+)的共存有利于活性氧在催化剂表面的迁移;最后通过H2程序升温还原(H2-TPR)和基于模拟气试验平台的NO_x存储还原(NSR)循环试验对催化剂的催化活性进行了分析,结果表明:添加Pt后,催化剂的还原温度降低了220,℃,NO_x存储还原循环平均转换率提高了12.1%,.     

铜改性水滑石衍生氧化物及其吸附-还原NO的性能

采用共沉淀法和浸渍法制备了贵金属负载均匀、Cu物种高度分散的系列改性水滑石衍生复合氧化物催化剂,并对其理化特性和稀燃氮氧化物捕集净化性能进行了实验研究.结果表明:Cu的引入不会破坏水滑石晶体的微观层状结构,且500,℃的焙烧温度能够保证Cu物种均匀分散在衍生复合氧化物体相中;Cu取代Mg能够降低催化剂表面吸附活性位的碱性,而随Cu取代比例的增加,催化剂表面亚硝酸盐吸附物种比例减少,硝酸盐吸附物种比例增加;随Cu取代比例的增加,NO脱附峰值温度和NO吸附量均先增加后降低;在H2为还原剂的模拟稀燃氮氧化物捕集反应中,Cu取代比例为20%,的催化剂样品对NO的净化效率高达90%,.     

催化型颗粒捕集器配方对柴油机颗粒排放特性的影响

为研究催化型颗粒捕集器(catalyzed diesel particulate filter,CDPF)配方对柴油机颗粒物净化效果的影响,基于铂/钯/铑(Pt/Pd/Rh)贵金属配方,对采用不同贵金属负载量及配比配方时的柴油机颗粒排放特性进行了试验研究。研究结果表明:当CDPF催化剂配方中贵金属负载量较高时,柴油机颗粒物质量浓度降幅较大,平均降幅达97%;当催化剂配方中钯元素含量较高时,颗粒物数量浓度降幅较大,平均降幅达98%,采用钯元素含量较高的催化剂配方,对核态颗粒物的净化效果较明显。