低温氮氧化物存储与还原技术及贵金属与氧化物相互作用研究

发布时间：2020-10-18 08:21

　　 稀燃技术正在成为解决传统发动机能耗与排放问题的首选技术方案，氮氧化物存储还原（NSR）技术有效解决了稀燃（富氧）条件下氮氧化物脱除的难题，NSR材料主要包括贵金属组分，存储组分及高比表面积载体。本文重点考察低温阶段NOx存储与还原技术的影响因素，以铈基氧化物及Pt基贵金属催化剂为研究体系，以静态及瞬态氮氧化物存储及还原特性为研究手段，综合贵金属与存储氧化物及载体之间协同作用，深入分析各组分之间相互作用对性能的影响，为NOx存储与还原技术的应用提供指导。 建立了静态及瞬态氮氧化物存储能力测试方法，以氧化铈混合Pt/Al2O3作为富氧阶段氮氧化物存储催化剂，系统研究了其物理结构、表面Ce3+含量、氧化还原特性等对NOx存储特性的影响。研究表明，高表面Ce3+含量有利于NOx存储过程，贵金属Pt/Al2O3与氧化铈与之间相互作用促进活性氧迁移。CO2与NOx存在竞争吸附，降低了氧化铈表面的NOx存储量。 采用Pt/Al2O3+CeO2+Ba/Al2O3(Ba/CeO2)体系模拟低温冷启动过程，考察了从100℃升温至400℃过程中富燃阶段NOx存储效率随温度变化趋势。研究表明，NOx存储效率随温度升高而降低，150℃存储效率最低。对单组份研究显示，氧化铈100℃时可吸附大量NOx，然而其亚硝酸盐会发生分解释放，从而导致NOx存储效率降低。考察了CeZr氧化物及BaO和La2O3改性氧化铈作为存储组分，结果显示，CeZr可增加低温NOx吸附物种稳定性及硝酸盐生成量，氧化钡负载氧化铈可利用两者的协同作用，形成较为稳定的吸附物种，然而La2O3与氧化铈协同作用较低，未能增加氧化铈表面亚硝酸盐的稳定性。 系统考察了Pt/Al2O3+Ba/Al2O3体系低温富燃阶段NOx还原特性。研究表明，200℃时NO未被充分还原，导致NO的释放和NO还原效率降低。考察了不同还原剂（CO，H2）对NOx还原特性的影响，结果显示CO对Pt存在较强吸附导致NO吸附较难，从而还原效率较低。Pd基贵金属对CO吸附强度较弱，具有较高的NO还原效率，可在CO和氢气共存时有效抑制了富燃阶段NO释放。 对Pt/Al2O3+CeO2混合物进行了不同条件的处理过程，采用氢气程序还原技术考察了不同处理过程对氧化铈表面活性氧特性的影响。结果显示450℃惰性气体条件下，Pt即被氧化迁移至氧化铈表面，氢气程序还原过程中，贵金属被还原从而促进氧化铈表面活性氧的还原。
【学位单位】：天津大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2014
【中图分类】：X701;O643.36
【部分图文】：

图 2-5 新鲜和老化氧化铈（H，C）的 SEM 图Figure 2-5 The SEM patterns for fresh and aged CeO2(H,C) 2-5 所示为新鲜和老化氧化铈载体的 SEM 图片，结果显示两种氧化的形貌，氧化铈 H 具球形颗粒，老化之后颗粒有破碎，但依然具有较粒。而对于氧化铈 C，形状为片状，老化氧化铈团聚成较大颗粒。此

图 2-9 新鲜和老化氧化铈（H，C）NOx-TPD 结果：NO 和 NO2随温度变化浓度曲线Figure 2-9 NO and NO2concentration as function of temperature of NOx-TPD for fresh anaged CeO2(H,C)采用 NO+O2-TPD 表征手段，表征 NOx在存储组分表面吸附物种的稳定性图 2-9 所示为新鲜和老化氧化铈（H，C）NOx-TPD 结果。结果显示四种存储体在升温过程中均有 NO 和 NO2脱附。当温度低于 300℃，脱附物种 NO 占导，推测低温脱附物种主要为亚硝酸盐[6]，此物种分解主要产物为 NO；当温高于 400℃时，高温可导致 NO2分解成 NO，只有 NO 脱附峰。NO2脱附峰主集中在 300-350℃，主要为硝酸盐物种分解脱附产物。比较新鲜和老化载体，鲜载体脱附 NO 和 NO2量均高于老化载体，说明老化之后吸附量降低。比较氧铈 H 和氧化铈 C，氧化铈 H 脱附量高于氧化铈 C，且脱附峰温度高于氧化铈的脱附温度，结果显示氧化铈H吸附物种的热稳定性高于氧化铈C的吸附物种2.2.3 氧化铈 51 氮氧化物存储性能及物化性质

CeO2，Ba/Al2O3，Ba/CeO2组分的 CO2-TPD 结果Figure 3-7 The CO2-TPD results for PA, CeO2, Ba/Al2O3, Ba/CeO，Ba/Al2O3及 Ba/CeO2的碱性强度利用 CO2-TPD 测试氧化铈具有最高的 CO2脱附量，脱附温度为 125℃，说位。Ba/Al2O3样品的 CO2脱附量远低于 CeO2，其较低化铝表面分散度较低。而对于 Ba/CeO2，除 150℃处脱附 CO2脱附峰，较高的脱附温度说明其较强的碱性强度。2样品的两脱附峰可得，Ba 负载氧化铈可以促进氧化CO3与氧化铈载体之间存在相互作用，Ba 与氧化铈之及氧化铈均不存在的 CO2吸附位点，因此对于 Ba 负载氮氧化物吸附物种稳定性较高，且具有高于 Ba/Al2O3
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本文编号：2846058