镧系钙钛矿型氧化物催化氧化NO性能研究
对机动车尾气排放污染物的有效控制是减少大气雾霾污染的重要途径。稀薄燃烧（稀燃）技术能提高燃油经济性，减少CO2排放，正日益成为机车发动机的主流技术。但使用稀薄燃烧技术的发动机排放尾气中O2和NOx浓度高，传统的三效催化剂（将一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物同时催化消除）在该条件下无法有效消除NOx。选择性催化还原(SCR)和氮氧化物储存还原(NSR)是最具前景的稀燃NOx控制技术，目前均采用以Pt、Pd等贵金属为活性组分的催化剂，价格昂贵，抗硫性能不佳。开发更价廉高效的稀燃NOx转化催化剂成为机动车尾气控制技术的关键。 本文通过柠檬酸溶胶-凝胶法制备了一系列镧系钙钛矿催化剂，考察了制备参数和A位、B位掺杂对催化剂NO氧化活性的影响，并利用XRD、BET、H2-TPR和FT-IR等表征方法对催化剂晶体结构，比表面积和氧化还原性质等进行研究。结果表明，LaCoO3和LaMnO3催化剂具有较好的NO催化氧化活性，A位Ce取代和B位Fe取代能提高催化剂的低温活性和抗硫中毒性能。其中La0.8Ce0.2CoO3在空速60000h-1、300℃条件下催化氧化NO转化率可达77％。Ce离子的加入提高了LaCoO3催化剂中晶格氧的活性，从而促进催化剂氧化NO活性。在SO2存在的情况下，Fe离子的加入能延缓Co离子的硫中毒，从而提高催化剂的抗硫中毒性能。同时本文考察了操作条件对La0.8Ce0.2CoO3催化剂氧化NO性能的影响，建立了反应动力学方程。 为了克服单纯La0.8Ce0.2CoO3钙钛矿催化剂存在的比表面积小，抗硫性能不佳等不足，论文还研究了以CeO2、TiO2、Fe2O3等为载体，La1-xCexCoO3负载型催化剂的NO氧化性能。研究结果表明，CeO2为最佳载体，相比于La0.8Ce0.2CoO3催化剂，负载型催化剂La0.8Ce0.2CoO3/CeO2的氧化NO活性显著提高，在250℃条件下NO转化率可达到85%；抗硫性能也明显增强，在100ppm SO2存在条件下，其氧化NO活性能够保持在70%以上长达10个小时。这主要是因为SO2优先吸附于载体CeO2上，从而保护了主要活性组分Co，大大延缓了催化剂的失活。采用XRD、BET和H2-TPR等表征手段，发现活性组分La0.8Ce0.2CoO3能均匀分布在载体上，相比于非负载性钙钛矿催化剂，负载型钙钛矿催化剂比表面积显著增大，氧化还原能力也得到较大提高。
机动车尾气;一氧化氮;镧系钙钛矿型氧化物;催化氧化性能
湘潭大学
硕士
环境科学与工程
黄妍
2014
中文
X514;X506
76
2015-08-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）