鈣鈦礦型錳基催化劑結(jié)構(gòu)調(diào)控及其催化碳煙燃燒性能研究.pdf

1、柴油車尾氣排放的顆粒物（PM）是引起環(huán)境問題的主要污染物之一，碳煙會導(dǎo)致嚴(yán)重的健康和環(huán)境問題。現(xiàn)在，對于柴油車尾氣處理主要使用過濾技術(shù)，就是把柴油機顆粒捕集器（Diesel Particulate Filter，DPF）連接到柴油車尾氣的排氣管中間，來捕集、過濾掉尾氣中的碳煙顆粒。DPF中的催化劑可以有效去除碳黑顆粒物，因此催化劑的研究是去除碳煙應(yīng)用的關(guān)鍵。鈣鈦礦型復(fù)合氧化物催化劑是此類催化劑的重要組成部分，同時因其具有成本低、熱穩(wěn)定性

2、高、組分靈活可調(diào)和可作為載體等優(yōu)點，在DPF的應(yīng)用中具有很大的潛力。本文以研究相對成熟、活性較好的LaMnO3復(fù)合氧化物為對象，并用堿土金屬離子取代鈣鈦礦結(jié)構(gòu)A位上La離子，探究不同元素、不同取代量對鈣鈦礦結(jié)構(gòu)以及催化劑的氧化還原性的影響。在此基礎(chǔ)上繼續(xù)考察使用常規(guī)價態(tài)更低的Fe和Cu離子取代鈣鈦礦催化劑結(jié)構(gòu)中B位Mn離子，同樣探究B位取代對催化劑結(jié)構(gòu)和氧化還原的影響，進一步驗證催化劑對催化活性的影響因素。得到如下結(jié)論：
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3、制備的La1-xMxMnO3（M=Ba，Sr和Ca）催化劑的結(jié)構(gòu)進行表征發(fā)現(xiàn)：在取代量x≤0.5時，Sr和Ca元素可以隨意取代LaMnO3鈣鈦礦催化劑 A位上的La元素不改變鈣鈦礦的結(jié)構(gòu)。對于Ba取代催化劑，在取代量x≤0.3時，Ba元素可以隨意取代LaMnO3鈣鈦礦催化劑A位上的La元素，當(dāng)取代量x＞0.3時，催化劑出現(xiàn)新的晶型物質(zhì)BaMnO3。與Ba和Ca元素取代催化劑相比，Sr取代催化劑具有更好的結(jié)構(gòu)對稱性。通過H2-TPR和O2

4、-TPD表征手段來分析所制備催化劑的氧化還原性以及表面氧物種，結(jié)果表明Sr取代催化劑的表面具有更多的化學(xué)吸附氧，因此表現(xiàn)出更好的催化活性，其中La0.6Sr0.4MnO3催化劑的催化活性最好，催化燃燒碳煙的起燃點Ti只有356℃。
　　②以La0.6Sr0.4MnO3鈣鈦礦催化劑為基礎(chǔ)，采用相同方法制備一系列Fe元素B位取代催化劑，通過XRD，BET，F(xiàn)T-IR以及SEM等手段對催化劑的結(jié)構(gòu)進行表征后發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)e元素可以很好的進入到

5、鈣鈦礦催化劑的結(jié)構(gòu)中。雖然Fe離子的引入導(dǎo)致B位離子出現(xiàn)不一致性，使BO6八面體的對稱性降低不利于化學(xué)吸附氧的吸附，但是Fe離子的引入可以使催化劑表面氧空位增多，化學(xué)吸附氧增多，此類催化劑催化活性得到進一步提高。在所有Fe離子取代催化劑中，La0.6Sr0.4Mn0.9Fe0.1O3具有最好的催化活性，催化燃燒碳煙的起燃點只有343℃。
　?、弁瑯拥姆椒疾斐Ｒ?guī)價態(tài)更低的Cu元素對催化劑晶型結(jié)構(gòu)、物種組成以及活性的影響。依然采用以

6、上方法，制備一系列Cu元素取代催化劑，通過XRD， BET，F(xiàn)T-IR以及SEM對催化劑的結(jié)構(gòu)進行表征發(fā)現(xiàn)，Cu元素可以很好的進入到鈣鈦礦催化劑的結(jié)構(gòu)中，使催化劑的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不同程度的畸變。同樣，Cu元素的引入也會促使催化劑中BO6八面體的對稱性降低，不利于催化活性提高。另外，Cu元素的常規(guī)價態(tài)更低，導(dǎo)致鈣鈦礦催化劑中B位上活性組分Mn離子的價態(tài)從+3和+4價提高到更高價態(tài)，因此活性組分Mn4+/Mn3+離子對減少。同時，高價Mn離子需要