CeO 2 /3DOM TiO 2 双层载体担载过渡金属氧化物催化剂的制备及其催化柴油炭烟燃烧性能

发布时间：2024-06-12 04:06

　　柴油车具有热效率高、经济性好、CO₂排放量低、动力性能优异等特点,因此,能缓解能源短缺和符合低碳排放方面的优势,机动车柴油化是大势所趋。然而,近年来出现了雾霾等各种空气污染,其中柴油车排放的尾气中炭烟颗粒(PM)是造成空气污染的重要原因之一。炭烟颗粒不仅污染空气环境,而且其颗粒尺寸小,易漂浮,表面吸附了大量的致癌物质,对人体的健康造成严重危害。目前,后处理技术是消除炭烟颗粒的最有效方法之一。因此,研发新型高效氧化催化剂消除PM具有重要的科学研究意义和环境保护意义。本论文主要依据两点思路设计制备新型催化剂:一是设计三维有序大孔催化剂,这种孔道允许炭烟颗粒通入,在催化剂内部扩散传质,与更多的活性位接触,有效增大了催化剂与反应物的接触面积;二是设计了双层CeO₂/3DOM TiO₂氧化物载体,铈钛的协同作用提高载体的结构稳定性和贮氧-放氧能力,将活性组分过渡金属氧化物担载到双层载体上,以高度分散的纳米尺寸形式分布在孔道骨架上,提高催化剂的氧化还原能力来改善催化剂的活性。利用SEM、TEM、HTEM、XRD、UV-Vis、Ram...

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
引言
第1章 文献综述
    1.1 柴油车尾气的主要污染物及特点
        1.1.1 碳氢化合物
        1.1.2 一氧化碳
        1.1.3 氮氧化物
        1.1.4 固体颗粒物 (PM)
    1.2 柴油车炭烟颗粒物的排放法规
    1.3 柴油车尾气炭黑颗粒物去除的措施
        1.3.1 柴油燃料的品质清洁化
        1.3.2 柴油车发动机的改进
        1.3.3 柴油车排放后处理技术
    1.4 炭烟颗粒物燃烧催化剂的研究进展
        1.4.1 碱金属和碱土金属催化剂
        1.4.2 贵金属催化剂
        1.4.3 过渡金属氧化物催化剂
        1.4.4 复合型氧化物催化剂
    1.5 三维有序大孔材料的研究进展
    1.6 文献小结和本论文的研究内容
第2章 实验部分
    2.1 主要的实验设备和实验药品
    2.2 实验内容
        2.2.1 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球的制备
        2.2.2 胶体晶体模板的组装
        2.2.3 3DOM TiO₂材料的制备
        2.2.4 双层载体 3DOM CeO₂/TiO₂材料的制备
        2.2.5 催化剂的制备
    2.3 催化剂的表征方法
        2.3.1 扫描电子显微镜(SEM) 分析
        2.3.2 透射电子显微镜(TEM) 分析
        2.3.3 X射线衍射 (XRD) 分析
        2.3.4 氢气程序升温还原 (H₂–TPR) 反应
        2.3.5 拉曼光谱(Raman)分析
        2.3.6 紫外可见漫反射(UV-Vis DRS)分析
    2.4 催化剂的活性评价
第3章 双层载体x-CeO₂/3DOM TiO₂的合成、表征及其炭烟催化燃烧性能
    3.1 引言
    3.2 x-CeO₂/3DOM TiO₂双层载体的制备
        3.2.1 3DOM TiO₂载体的制备
        3.2.2 x-CeO₂/3DOM TiO₂双层载体的制备
    3.3 x-CeO₂/3DOM TiO₂双层载体的表征与分析
        3.3.1 PMMA微球和胶体晶体模板的SEM表征
        3.3.2 双层载体x-CeO₂/3DOM TiO₂的SEM表征
        3.3.3 双层载体x-CeO₂/3DOM TiO₂的XRD表征
        3.3.4 x-CeO₂/3DOM TiO₂的TEM表征
        3.3.5 x-CeO₂/3DOM TiO₂的HTEM表征
        3.3.6 x-CeO₂/3DOM TiO₂的Raman表征
    3.4 x-CeO₂/3DOM TiO₂双层载体的催化活性测试评价
    3.5 小结
第4章y-Co₃O₄/CeO₂/3DOM TiO₂催化剂的制备、表征及其炭烟催化燃烧性能
    4.1 引言
    4.2 y-Co₃O₄/CeO₂/3DOM TiO₂催化剂的制备
        4.2.1 双层载体x-CeO₂/3DOM TiO₂的制备
        4.2.2 催化剂y-Co₃O₄/CeO₂/3DOM TiO₂的制备
    4.3 y-Co₃O₄/CeO₂/3DOM TiO₂催化剂的表征与分析
        4.3.1 y-Co₃O₄/CeO₂/3DOM TiO₂催化剂SEM表征
        4.3.2 y-Co₃O₄/CeO₂/3DOM TiO₂催化剂XRD表征
        4.3.3 y-Co₃O₄/CeO₂/3DOM TiO₂催化剂TEM表征
        4.3.4 y-Co₃O₄/CeO₂/3DOM TiO₂催化剂HTEM表征
        4.3.5 y-Co₃O₄/CeO₂/3DOM TiO₂催化剂UV-Vis DRS表征
        4.3.6 y-Co₃O₄/CeO₂/3DOM TiO₂催化剂Raman表征
        4.3.7 y-Co₃O₄/CeO₂/3DOM TiO₂催化剂H2-TPR表征
    4.4 y-Co₃O₄/CeO₂/3DOM TiO₂催化剂对炭烟颗粒燃烧催化的性能测试
    4.5 小结
第5章n-Cu O/CeO₂/3DOM TiO₂催化剂的制备、表征及炭烟催化燃烧性能
    5.1 引言
    5.2 n-Cu O/CeO₂/3DOM TiO₂催化剂的制备
        5.2.1 双层载体x-CeO₂/3DOM TiO₂的制备
        5.2.2 催化剂n-Cu O/CeO₂/3DOM TiO₂的制备
    5.3 n-Cu O/CeO₂/3DOM TiO₂催化剂表征分析
        5.3.1 n-Cu O/CeO₂/3DOM TiO₂催化剂SEM表征
        5.3.2 n-Cu O/CeO₂/3DOM TiO₂催化剂TEM表征
        5.3.3 n-Cu O/CeO₂/3DOM TiO₂催化剂XRD表征
        5.3.4 n-Cu O/CeO₂/3DOM TiO₂催化剂UV-Vis DRS表征
        5.3.5 n-Cu O/CeO₂/3DOM TiO₂催化剂Raman表征
        5.3.6 n-Cu O/CeO₂/3DOM TiO₂催化剂H₂-TPR表征
    5.4 n-Cu O/CeO₂/3DOM TiO₂催化剂对炭烟颗粒燃烧催化活性评价
    5.5 小结
第6章m-Mn Ox/CeO₂/3DOM TiO₂催化剂的制备、表征及其炭烟催化燃烧性能
    6.1 引言
    6.2 m-Mn Ox/CeO₂/3DOM TiO₂催化剂的制备
        6.2.1 双层载体x-CeO₂/3DOM TiO₂的制备
        6.2.2 催化剂m-Mn Ox/CeO₂/3DOM TiO₂的制备
    6.3 m-Mn Ox/CeO₂/3DOM TiO₂催化剂的表征与分析
        6.3.1 m-Mn Ox/CeO₂/3DOM TiO₂催化剂SEM表征
        6.3.2 m-Mn Ox/CeO₂/3DOM TiO₂催化剂TEM表征
        6.3.3 m-Mn Ox/CeO₂/3DOM TiO₂催化剂XRD表征
        6.3.4 m-Mn Ox/CeO₂/3DOM TiO₂催化剂Raman表征
        6.3.5 m-Mn Ox/CeO₂/3DOM TiO₂催化剂H2-TPR表征
    6.4 m-Mn Ox/CeO₂/3DOM TiO₂催化剂对炭烟颗粒燃烧催化的活性评价
    6.5 小结
第7章 结论
参考文献
致谢
发表论文情况



本文编号：3993203