鋰基和鉀基稀燃氮氧化物儲存還原催化劑結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、稀薄燃燒技術(shù)不僅能減少燃油消耗，而且能減少CO2和碳?xì)浠衔锏呐欧?。然而在稀燃條件下，傳統(tǒng)的三效催化劑不能有效去除稀燃尾氣中的NOx，因此有必要開發(fā)新的NOx消除技術(shù)。NOx儲存-還原(NSR)技術(shù)是消除稀燃NOx的一種有效方法。目前廣泛研究的Pt/Ba/Al2O3體系因抗硫性差，難以推廣使用。本文以堿金屬(Li和K)代替堿土金屬Ba作為儲存劑，以TiO2基復(fù)合氧化物TiO2-MOx(M=Al，Zr，Si，Sn)為載體，制備了相應(yīng)的NS

2、R催化劑，并篩選出合適的載體TiO2-Al2O3，對其組份配比進(jìn)行了優(yōu)化，研究了負(fù)載不同Li含量的催化劑性能并與不同Ba含量的催化劑進(jìn)行了比較。同時考察了摻雜La2O3的影響，對La2O3的含量進(jìn)行了優(yōu)化，并對載體焙燒溫度，儲存劑K的前驅(qū)體的影響進(jìn)行了系統(tǒng)考察。在此基礎(chǔ)上，提出了氮氧化物的儲存機(jī)理。
　　 采用共沉淀法合成了一系列TiO2基復(fù)合氧化物TiO2-MOx(M=Al，Zr，Si，Sn)，并分步浸漬貴金屬Pt和Li制成N

3、SR催化劑，結(jié)果表明：NSR催化劑Pt/Li/TiO2經(jīng)Al2O3或ZrO2改性后，其儲存能力大幅增加。原因是催化劑的比表面積的提高和貴金屬Pt分散度的降低。催化劑的抗硫能力與載體的總酸量密切相關(guān)，總酸量越大，抗硫性能越好。而催化劑的氧化能力由貴金屬的粒子大小(分散度)決定，分散度越低，粒子越大，其氧化性能越強(qiáng)。以堿金屬Li作為儲存劑的NSR催化劑對NOx的儲存適宜溫度為350～400℃，在350℃，NOx在催化劑Pt/Li/TiO2-

4、MOx(M=Al，Zr，Si，Sn)上只是以單一的離子硝酸鹽形式吸附。催化劑硫中毒主要因?yàn)樾纬闪梭w相硫酸鹽。
　　 對于TiO2-Al2O3負(fù)載的NSR催化劑體系，優(yōu)化了載體TiO2-Al2O3中的原子比例，并進(jìn)一步研究了Li基催化劑與Ba基催化劑之間的差異。結(jié)果表明：TiO2的摻雜可以大幅提高催化劑Pt/Li/Al2O3的抗硫性。與純TiO2作為載體相比，Pt與Li在TiO2-Al2O3復(fù)合載體上的分散性更好，催化劑的NOx儲

5、存量也較大。從催化劑的儲存能力和抗硫性能考慮，適宜的TiO2添加量為：質(zhì)量比TiO2/(TiO2+Al2O3)=0.40，摩爾比Ti/(Ti+Al)=0.30。In-situ DRIFT表征結(jié)果表明：500℃下，NO在Pt/Li/Al2O3和Pt/Li/TA(40)上主要以雙齒硝酸鹽形式儲存，主要儲存活性位為-OLi。而在Pt/Li/TiO2則是以離子態(tài)硝酸鹽形式吸附，主要吸附中心為Li2CO3。以堿金屬Li和堿土金屬Ba作為儲存劑時，

6、當(dāng)催化劑含有相同摩爾量的堿性組分時，Li基與Ba基催化劑的NOx儲存量大致相當(dāng)，但Li基催化劑具有更好的抗硫性。
　　 為了改進(jìn)Pt/K/TiO2-Al2O3催化劑的熱穩(wěn)定性和抗硫性能，對載體進(jìn)行了改性，發(fā)現(xiàn)載體中摻雜少量La2O3可以顯著催化劑Pt/K/TiO2-Al2O3的熱穩(wěn)定性，儲存及抗硫性能。La2O3的最佳摻雜量為：質(zhì)量比La2O3/(TiO2+Al2O3+La2O3)為3％。當(dāng)載體在較低溫度焙燒時(500℃)，主要

7、以無定形形式存在，載體酸性較強(qiáng)，K在載體上主要以-OK形式存在，NOx在催化劑上以單齒或雙齒硝酸鹽的形式吸附，此時的硝酸鹽熱穩(wěn)定性差，催化劑的儲存能力不大。當(dāng)載體在較高溫度焙燒時(750℃)，載體表面酸性較弱，K在載體上主要以K2CO3的形式存在，K2CO3相對于-OK更容易與NOx作用，生成自由硝酸根，其熱穩(wěn)定性較高，因此高溫焙燒的載體負(fù)載的NSR催化劑對NOx的儲存能力更大。然而，K2CO3也容易與SO2反應(yīng)生成難以脫除的硫酸鹽。不