鎳系鈣鈦礦同時去除氮氧化物和碳煙顆粒的催化性能.pdf

1、柴油機排放的NOx和碳煙顆粒,嚴(yán)重危害人們賴以生存的環(huán)境。因此,同時去除NOx和碳煙顆粒的柴油機后處理技術(shù),具有重要的研究意義。鈣鈦礦型和類鈣鈦礦型催化劑具有獨特的結(jié)構(gòu)特征,對NOx和碳煙顆粒的消除表現(xiàn)出良好的催化活性。本文采用檸檬酸絡(luò)合法制備了以Ni為B位原子的ABO3鈣鈦礦型和A2BO4類鈣鈦礦型催化劑,分別從A位或B位兩方面摻雜其他元素對催化劑進(jìn)行改性,并且根據(jù)中心復(fù)合試驗設(shè)計制備出了雙取代A2BO4型類鈣鈦礦催化劑。使用XRD、

2、FT-IR、H2-TPR、XPS及SEM等多種表征手段對催化劑進(jìn)行了表征。在模擬柴油機尾氣組成的條件下,評價催化劑用于同時去除NOx和碳煙顆粒反應(yīng)的催化性能,同時研究了不同氣體組成和接觸方式對活性的影響。
　　 制備的La1-xCexNiO3(0≤x≤0.05)鈣鈦礦催化劑屬于六方晶系,Ce摻雜后形成穩(wěn)定鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的適宜摻雜量為x<0.05。Ce的摻雜提高了催化劑的活性,當(dāng)Ce取代量達(dá)到0.03時,催化劑活性最高,NO轉(zhuǎn)化為N2

3、的最大轉(zhuǎn)化率(XNO max)為11.8％,而點火溫度(Tig)為314℃。
　　 制備的La2-xSrxNiO4(0≤x≤1.0)類鈣鈦礦催化劑呈現(xiàn)四方晶系結(jié)構(gòu)。Ni2+離子數(shù)量、催化劑體系中的氧空位和晶格氧的移動性是該反應(yīng)的三個重要的因素。Sr的摻雜提高了催化劑的活性,當(dāng)Sr取代量為0.5時,催化劑活性最高,XNO max為20.6％,而且Tig為251℃。
　　 制備的La2Ni1-xCuxO4(0≤x≤1.0)類

4、鈣鈦礦催化劑呈現(xiàn)正交晶系結(jié)構(gòu)。B位中Cu的摻雜,加劇了正交晶系扭曲,導(dǎo)致包含非化學(xué)計量比氧的能力下降。當(dāng)Cu取代量為0.6時,催化劑活性最高,XNO max為15.6％,而且Tig為246℃。
　　 利用中心復(fù)合試驗設(shè)計制備出La2-xSrxNi1-yCuyO4(0

5、互關(guān)系。按照MINITAB響應(yīng)表面優(yōu)化程序得到的最優(yōu)組成為X1=0.92,X2=0.32。按照優(yōu)化組成制備的催化劑,活性評價結(jié)果為,XNO max為27.7％,Tig為239℃,與預(yù)測值相符。對優(yōu)化組成的催化劑進(jìn)行表征,結(jié)果表明催化劑中存在著能夠直接參與NOx的還原的α’氧,同時還具有較強晶格氧的移動性。在優(yōu)化組成的催化劑上,固定O2進(jìn)口濃度不變,活性隨著NO進(jìn)口濃度升高而增加；固定NO進(jìn)口濃度不變,活性隨著O2進(jìn)口濃度升高而下降；催化