柴油车尾气污染物中NO_x与PM的比例较高,而目前柴油车尾气净化催化剂在低温对NO_x与PM去除活性不理想。因此开发高性能的NO_x与PM同时去除催化剂是重要趋势。而镧钴钙钛矿催化剂对PM与NO_x净化方面有较好的催化活性,是一种十分有潜力的催化剂。为了开发高活性的同时去除NO_x与PM催化剂,在本文中对镧钴钙钛矿催化剂进行改性研究。本文主要研究内容:1)考察镧钴钙钛矿催化剂A位掺杂金属以及掺杂量对催化剂性能的影响。并在此基础上研究络合剂添加量、焙烧条件对A位掺杂催化剂净化NO与PM活性的影响。2)考察镧钴钙钛矿催化剂B位掺杂金属以及掺杂量对催化性能的影响。在此基础上研究催化剂焙烧条件对B位掺杂催化剂净化NO与PM活性的影响。3)考察金属A、B位同时掺杂对镧钴催化剂性能的影响,并研究金属掺杂对催化剂活性的影响规律。4)初步研究镧钴催化剂的耐硫中毒能力,并在相同硫化条件下考察金属掺杂对催化剂耐中毒能力的影响。5)研究A、B位金属单独掺杂与同时掺杂对催化剂表面活性物种的影响规律。并初步研究硫化中毒对表面活性物种的影响,进而研究表面活性物种与对催化剂活性的影响规律。实验结果如下:(1)实验中对镧钴钙钛矿催化剂A位掺杂碱土金属(Mg、Ca、Sr、Ba),研究金属掺杂对催化剂性能的影响,实验结果表明Sr的掺杂能有效提高催化剂的低温活性。对Sr掺杂量的研究结果表明,以La_(0.6)Sr_(0.4)CoO_3的活性较优,NO最大转化率为70%。在催化剂制备过程中,对络合剂添加量的研究结果表明络合剂添加量增加会使催化剂中碳酸盐含量增加,不利于Sr离子掺入催化剂的晶格。较低的柠檬酸添加比(1:1.5、1:2)有利于催化剂的制备且使催化剂的活性提高;当柠檬酸:EDTA摩尔比为1:0.2时,催化剂的活性提高明显。当焙烧温度为700℃,焙烧时间为5h,所制备的催化剂活性较佳。焙烧温度过低或焙烧时间过短,催化剂中会存在杂质,不利于催化剂的活性;但是焙烧温度过高或焙烧时间过长,均使催化剂活性降低。(2)以过渡金属(Mn、Fe、Ni)对镧钴钙钛矿催化剂的B位掺杂发现,金属B位掺杂能够较易掺入催化剂晶格,且Fe对催化剂活性有提升作用。其中0.1的Fe掺杂有较高的NO催化活性,而掺杂量为0.2的催化剂对NO催化活性要低于掺杂量为0.1的,但其具有较宽的活性温度范围,且能提高PM的低温燃烧活性。对Fe掺杂催化剂焙烧温度与焙烧时间的考察发现,在焙烧温度为700℃,焙烧时间为5h所制备的催化剂活性较高。(3)对镧钴钙钛矿催化剂A、B位同时掺杂实验结果表明,金属A、B位同时掺杂能使催化剂低温活性与氧化还原能力增加且均高于Fe掺杂催化剂。相对与单独掺杂Fe的催化剂具有更好的低温氧化还原能力,A、B位同时掺杂的催化剂活性得到提高。其中以Sr掺杂量为0.4与Fe掺杂量为0.2的La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(0.8)Fe_(0.2)O_3催化剂活性较好,NO最大转化率为68%,对PM燃烧的T_i=240℃,T_(max)=380℃。(4)对镧钴钙钛矿催化剂耐硫实验的初步研究发现,硫对催化剂去除NO与PM的催化活性有较为明显的影响。通过金属掺杂能提高催化剂的耐硫性能,其中A位掺杂0.4的Sr对催化剂的耐硫中毒能力有一定的提高。而A、B位同时掺杂0.4的Sr与0.2的Fe则能明显提高催化剂的耐中毒能力。(5)对镧钴钙钛矿催化剂A、B位单独掺杂与同时掺杂的XPS结果表明,金属掺杂能提高催化剂表面的Co~(3+)、活性吸附氧O_a的比例,这与催化活性增加趋势一致,表明催化剂中主要活性物种为Co~(3+)与O_a。其中Sr的掺杂能有效提高表面活性物种Co~(3+)、O_a的比例,而Fe掺杂虽然使O_a含量增加,但提高了晶格氧的比例,影响了O_a在表面的比例,使活性氧种流动性下降。所以Sr比Fe掺杂对催化剂活性的提高效果更好。金属的A、B位同时掺杂0.4的Sr与0.2的Fe能使催化剂中Co~(3+)与O_a在催化剂表面的含量保持较高水平,因此具有较好的活性。硫化研究的结果表明,由于硫化使催化剂的表面吸附形成硫酸盐,催化剂表面的Co~(3+)与O_a难以暴露在催化剂表面与NO反应,使催化剂的低温活性明显下降。
【学位单位】：广州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：O643.36
【部分图文】：
B: LS0.4C, C: LCF0.2, D:LS0.4CF0.2图 4-6 A、B位单掺与同时掺杂的催化剂的SEM 表征从图中看出，LCO 催化剂具有较多的催化剂颗粒，且表面有较多的孔隙杂金属 Sr 之后，催化剂的表面变得光滑，且在催化剂的表面有较多的颗
不同硫化时间的催化剂的NO去除活性
A 为 LaCoO3放大 10000 倍，B 为硫化 5h 的 LaCoO3放大 10000倍图 5-5 硫化 5h前后 LCO催化剂的 SEM图从上图 5-5. A 与图 5-5. B 中可知，催化剂在放大 10000 倍之后，可以看为小颗粒堆积而成，比较的疏松均匀且具有较多的小孔，催化剂表面的
【参考文献】
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本文编号：
2875645
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