乙醇汽油机动车排放特性与尾气净化催化剂研究

【摘要】： 乙醇作为新型清洁燃料,符合能源替代战略与可持续发展要求,有利于改善大气环境。本文考察乙醇汽油摩托车的排放特性,研究乙醇汽油车用催化剂的失活规律,开发适合乙醇汽油机动车尾气净化的三效催化剂,为进一步推广车用乙醇汽油提供基础数据。 采用色-质联用精细方法与定容取样常规方法,考察E10(乙醇汽油)摩托车动态与稳态工况排放性能。结果表明:乙醇添加,可以改善CO和HC的排放,而NOx排放没有改善;乙醇添加对芳香族化合物排放没有影响,但毒性较大的乙醛排放量有所增加。 采用SEM、EPMA和TG/DTA等表征方法,研究乙醇汽油对机动车尾气净化催化剂的影响:乙醇汽油车用催化剂贵金属活性中心的积炭量明显高于普通汽油,以(CH)xO形式存在,积炭是乙醇汽油车催化转化器活性下降的主要原因。通过超声振荡、热冲击、BET、XRD、SEM与EDX等方法与技术,研究金属载体的二载涂覆工艺,得到实验条件下的最优工艺条件:载体在950℃空气气氛下焙烧10h,浆料粒度小于10μm,pH值在3.0～4.0,固含量35%左右,铈锆固溶体/γ-Al2O3比例控制在10%~30%范围内。 用溶胶-凝胶法合成二元M0.1Ce0.9Ox与三元M0.1Ce0.6Zr0.3Ox (M=Mn、Fe、Co、Ni、Cu)复合金属氧化物,借助XRD、Raman、TPR、XPS与EPR手段分析其结构。结果表明部分过渡金属进入氧化铈或铈锆固溶体晶格,Ce促进了过渡金属的还原,三元样品热稳定性优于相应二元样品。系统考察催化剂催化乙醇完全氧化活性与动态储放氧性能,表明M0.1Ce0.9Ox的乙醇起燃活性优于相应的M0.1Ce0.6Zr0.3Ox;掺杂Cu、Mn与Ni的铈基氧化物储放氧性能比较好,500℃时三元样品储放氧性能优于相应二元样品。 采用等体积浸渍法制备Pd/M0.1Ce0.9Ox与Pd/M0.1Ce0.6Zr0.3Ox两个系列三效催化剂,测试其三效催化活性,结果表明Pd/Mn0.1Ce0.6Zr0.3Ox的三效活性最好,其次是Pd/Co0.1Ce0.9Ox、Pd/Co0.1Ce0.6Zr0.3Ox与Pd/Ni0.1Ce0.6Zr0.3Ox。制备了三效性能良好的Pd/Mn0.1Ce0.6Zr0.3Ox/金属蜂窝催化剂。