新型有序纳米结构催化剂的制备及其柴油发动机尾气净化性能研究

发布时间：2020-11-18 00:56

　　 随着汽车工业的迅猛发展,汽车排放尾气中的污染物主要为一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HCs)、氮氧化合物(NOx)和PM颗粒物(Particulate Matter,PM)等,对人类和环境造成了严重危害,成为社会关注的焦点问题。目前,催化转化技术是减少汽车尾气排放最为有效的技术手段之一。目前商用尾气控制催化剂主要以Pt、Pd、Rh为活性组分。由于贵金属资源短缺且价格昂贵,因此开发具有低贵金属负载量、高催化活性和高稳定性催化剂是是目前科学界和产业界研究的重点。三维蜂窝陶瓷由于其机械强度高,耐冲击性能好,孔隙率高和排气阻力小等优异性能被广泛应用为汽车尾气催化转化器的载体。将高比表面积、高催化活性催化剂负载在蜂窝陶瓷表面就可以制备得到低气阻的结构型催化剂。近年来,负载有结构可控纳米阵列材料的新型整体式催化剂作为一种催化燃烧和后处理系统尾气排放处理的新型催化剂,由于其突出的催化活性和低贵金属负载量展现出极强的应用潜力。基于此研究思路,本文以柴油车尾气净化为出发点,以堇青石蜂窝陶瓷为载体,通过简易的一步水热合成法成功制备TiO2-Al2O3二元纳米阵列。研究结果表明,二元纳米阵列是由锐钛矿型二氧化钛(Anatase-TiO2)和介孔氧化铝(γ-Al2O3)组成,且二元纳米阵列的形貌和大小可通过水热反应温度和时间有效调控。稳定性测试表明,二元纳米阵列具有良好的机械稳定性、水热稳定性和抗老化能力。丙烷活性评价结果显示,当丙烷转化率达80%时,Pt/TiO2-Al2O3催化剂转化温度低至224 ℃,表明所制备的催化剂具有较好的丙烷催化活性。此外,本文还以堇青石柴油车颗粒捕集器(DPF)为载体,通过自组装法成功制备得到Ce1-xZrxO2三维有序大孔(3DOM)催化剂。制备的三维大孔催化剂具有相互连通的孔状结构、较大的比表面积(32.2 m2/g)、良好的机械稳定性以及soot催化燃烧特性。
【学位单位】：华中师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：X734.2;O643.36
【部分图文】：

硕士学位论文??ＭＡＳＴＥＲ＇Ｓ?ＴＨＥＳＩＳ??第一章绪论??１．１引言??年来，随着世界经济的飞速发展，汽车己成为人们生活中不可缺少的重要。汽车在推动社会进步和发展的同时，其产销量和保有量逐年增长。截止２０我国汽车保有量达２．?１７亿，成为全球第二大汽车巿场和第三大汽车制动车被称之为“改变世界的机器”和“推动社会进步的车轮”。随着机动不断剧增，机动车尾气排放的污染物逐年增长，并已成为ｎ益突出的环境多大城市的空气污染己由燃煤型污染转向燃煤和机动车混合型污染，对人生严重危害，并引发了雾霾和光化学烟雾等系列环境问题。［１］??

物是一种成分复杂可变的混合物。它包括了直接来自柴油及从排气管进入大气的过程中，是气、液和固态化学组分微粒。它主要包括以碳元素为主的碳烟、高沸点的碳氢化结合的水以及含金属成分的灰尘等杂质，如图１．２所示，高温缺氧条件下产生，柴油车基本处于富氧燃烧状态，但吋，局部缺氧而形成碳烟颗粒物（ｓｏｏｔ）。当未燃燃料浓度成速度越高，柴袖车微粒排放量也极大增加；另一方面，柴油车颗粒物的氧化速度越快，最终生成量减少。因此可的排放量是由其生成和氧化过程竞争决定。［６］??

图１．５机动车尾气催化剂的结构示意图??气催化剂的活性组分??剂的催化活性主要由活性组分决定，催化剂的性能能决定。催化剂的活性组分可分为贵金属型和非贵车尾气净化的贵金属活性组分主要有铂、钯、铑（Ｐ较高的ＣＯ和ＨＣｓ催化活性，Ｒｈ具有较好的抗硫中中，通过贵金属与催化剂载体间产生相互协同作用，价格昂贵、资源有限和消耗景大，使催化剂制备成金属化合物部分取代或取代贵金属的研宄，从而降表明，在一定条件Ｋ，某些非贵金属化合物对ＣＯ、作用。［１３￣１６１??组分主要以过渡金属元素（铬、锰、铁、钴、镍、
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本文编号：2888140