柴油煙氣凈化的四效催化劑研究.pdf

1、柴油煙氣中CO、CxHy、PM和NOx是環(huán)境污染的元兇巨惡，催化氧化—還原后處理技術是凈化柴油煙氣最行之有效的方法。研究價格低廉、催化效率好的催化劑刻不容緩。鈣鈦礦型四效催化劑對凈化柴油煙氣的催化效率高，尤其是La-K-Co-Mn-O型催化劑。
　　本文利用化學裁剪法以K離子部分取代鈣鈦礦LaCoO3 A位上的La離子，以 Mn（Mn2+、Mn3+、Mn4+、Mn5+、Mn6+、Mn7+）部分取代 LaCoO3 B位上的Co（Co

2、2+、Co3+、Co4+），采用溶膠-凝膠法、檸檬酸絡合法及溶液燃燒法合成具有鈣鈦礦結構的四效催化劑活性組分 La1-xKxCo1-yMnyO3。采用溶液浸漬法或懸濁液淤漿法將 La1-xKxCo1-yMnyO3浸漬到蜂窩陶瓷載體上，得到鈣鈦礦型催化劑。通過自制的性能評價裝置及柴油機車尾氣的模擬煙氣進行脫除CO、CxHy、PM和NOx的性能試驗，并通過BET、XRD、SEM、EDS等表征方法進行分析。研究結果表明：
　　選取La0

3、.8K0.2Co0.8Mn0.2O3和La0.8K0.2Co0.7Mn0.3O3為研究對象，根據(jù)催化氧化還原CO、CxHy、PM和NOx轉化率的大小，活性組分的煅燒合成溫度排序為：750℃>800℃>700℃>900℃>600℃；750℃煅燒6 h合成的催化劑催化氧化CO、CxHy、PM的轉化率分別為99.9％、95.4%、90.3%，PM的起燃溫度為225℃，最大轉化率溫度為318℃，NOx的最大轉化率為73.6%。
　　以75

4、0℃煅燒6 h合成的La0.8K0.2Co0.7Mn0.3O3為對象，溶液浸漬法制備的催化劑比懸濁液淤漿法負載的催化效果好。中間層γ-Al2O3的粘度強度和涂覆量影響催化劑活性組分浸漬量和使用壽命?；钚越M分含量決定著催化劑的催化性能。試驗結果得出：溶液浸漬法、γ-Al2O3含量為載體質(zhì)量的10%、活性組分含量為載體質(zhì)量的10%是整體式催化劑最優(yōu)的選擇?？杖急葲Q定CO、CxHy、PM與 NOx相互反應的徹底性，實驗室模擬試驗表明：氣體總體

5、積4%的氧對同時去除CO、CxHy、PM和NOx最為合適。
　　x=0.1、0.2、0.3、0.4與y=0.1、0.2、0.3、0.4的La1-xKxCo1-yMnyO3均具有鈣鈦礦結構晶體的特征峰，K+部分取代LaCoO3的La3+后，部分Co3+向Co4+轉變，同時存在 Co3+與 Co4+，Co4+離子半徑小于Co3+，晶格出現(xiàn)細微畸變。Mn取代LaCoO3的Co后，Mn3+的離子半徑小于Co3+，也出現(xiàn)晶型畸變。當K和Mn

6、同時取代部分La和Co時，畸變程度增加。少量的晶格畸變使用空隙增大，結構空位及空位氧數(shù)量增多，比表面積增大，有利于四效脫除CO、CxHy、PM和NOx。當X=0.2時，催化氧化PM的效果最好，達到93.8%；當y=0.3時，催化氧化還原CO、CxHy、NOx的效果最佳，分別達到100%、99.9%、75.8%。
　　從熱力學角度看，CO、CxHy、PM和 NOx相互之間反應的吉布斯自由能變量均小于零，說明 CO、CxHy、PM均可