23097.用于柴油車尾氣催化凈化的co、mn基氧化物催化劑研究

1、用于柴油車尾氣催化凈化的用于柴油車尾氣催化凈化的Co、Mn基氧化物催化劑研究氧化物催化劑研究StudyontheCoMnBasedOxidesCatalystsUsedfCatalyticPurificationoftheExhaustsfromDieselVehicles一級學(xué)科：化學(xué)工程與技術(shù)學(xué)科專業(yè)：工業(yè)催化研究生：代方方指導(dǎo)教師：孟明教授天津大學(xué)化工學(xué)院二零一四年六月摘要碳煙和NOx是柴油車尾氣中的主要污染物，催化凈化技術(shù)是消除

2、柴油車尾氣污染最有效的方法之一。開發(fā)高效的催化劑，以降低碳煙的燃燒溫度，提高NOx的消除效率是催化技術(shù)的關(guān)鍵。本文選取Co基水滑石基氧化物催化劑和Mn基氧化物催化劑作為研究對象，分別考察其對碳煙燃燒以及碳煙和NOx同時消除的催化性能，優(yōu)化了稀土元素的摻雜量，MnOx的制備方法以及催化劑的焙燒溫度等參數(shù)。此外，基于各種表征結(jié)果，對Co基催化劑上CNOO2反應(yīng)路徑和Mn基催化劑上活性氧的傳遞路徑進(jìn)行了探討。首先，采用pH值共沉淀法制備了Ce

3、摻雜的Co2.5Mg0.5Al1x%Cex%O水滑石基氧化物催化劑，考察了Ce的摻雜量對催化劑碳煙NOx同時消除活性的影響?；钚詼y試表明，當(dāng)Ce的取代量為8%時，催化效果最佳。Ce的摻雜提高了催化劑的比表面積，增加了催化劑表面晶格氧的數(shù)量和氧化還原性能。原位紅外結(jié)果表明，NO在催化劑表面被氧化，以硝酸鹽的形式儲存，促進(jìn)了NOx氣氛下催化劑上的碳煙燃燒。其次，在Co2.5Mg0.5Al1.0O水滑石層板引入La3，部分取代Al3，經(jīng)焙燒后

4、形成水滑石基氧化物催化劑，用于碳煙NOx同時消除反應(yīng)。發(fā)現(xiàn)，La取代后可以降低碳煙燃燒反應(yīng)的活化能，提高碳煙NOx同時消除效率。表征結(jié)果表明，La摻雜可以降低催化劑的晶粒大小，改善催化劑的氧化還原性能，提高表面晶格氧的活動度，以促進(jìn)NO的氧化和儲存，為同時反應(yīng)提供活性氧物種。而且通過對比實驗，發(fā)現(xiàn)儲存的硝酸鹽可以直接與碳煙反應(yīng)，為碳煙燃燒可能經(jīng)歷了硝酸鹽反應(yīng)路徑提供了直接證據(jù)。此外，采用不同的制備條件，合成出不同物相的錳氧化物催化劑，用

5、于碳煙燃燒反應(yīng)?？疾炝瞬煌腻i源和沉淀劑，不同制備方法得到的錳氧化物的晶相結(jié)構(gòu)、物化性質(zhì)及對碳煙燃燒的催化性能。結(jié)果表明，以醋酸錳為錳源，碳酸銨為沉淀劑得到的樣品焙燒后具有單一的Mn2O3物相，并表現(xiàn)出最好的碳煙燃燒活性。對催化劑的結(jié)構(gòu)和氧化性能研究發(fā)現(xiàn)，該催化劑具有多孔的海綿狀納米結(jié)構(gòu)，能夠增加催化劑和碳煙的接觸位，同時其表面的吸附氧活性最好，能夠快速遷移到碳煙表面，并活化NO生成強氧化性的NO2促進(jìn)碳煙燃燒。根據(jù)優(yōu)化的制備條件，考察