收藏本站
《天津大学》 2009年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

铈基介孔低温氧化催化剂和钡基NOx储存还原催化剂研究

罗金勇  
【摘要】: 催化净化是消除汽车尾气污染,提高空气质量的最有效方法之一。传统的三效催化剂不能有效消除低温冷起动阶段排放的一氧化碳和烃类,以及稀燃发动机排放的氮氧化物,因此,开发高性能低成本的低温氧化催化剂和具有良好抗硫性能的氮氧化物储存还原催化剂具有重要意义。本文选取少量贵金属促进的铈基复合氧化物催化剂为研究对象,对催化剂的制备过程、组分之间的相互作用、以及CO和C_3H_8催化氧化的机理等进行了系统研究;同时,对稀燃氮氧化物储存还原催化剂Pt/Ba/Al_2O_3进行了深入研究,重点考察了助剂Fe的添加及制备方法等对催化剂微观结构的影响,并与催化剂的储存和抗硫性能进行关联。 首先,我们利用表面活性剂辅助合成法制备了系列Co_3O_4-CeO_2复合氧化物。BET和孔径分布测试结果表明,该方法制得的催化剂具有较高比表面积和较均匀的介孔。对催化剂的结构研究发现,该催化剂具备包裹结构,仅少量Co离子暴露于表面并与CeO_2相互作用。这种结构保证了Co_3O_4-CeO_2在三维方向上具有最为强烈的相互作用,使得该催化剂表现出独特的氧化还原性能。活性测试结果发现,该催化剂表现出优良的氧化性能。结构和机理研究的结果显示:CO和丙烷氧化所需活性位不同,CO氧化主要发生在Co_3O_4-CeO_2界面,而丙烷氧化主要发生在与表面Co_3O_4微晶相邻的晶格氧上。同时,在催化剂中添加少量Pd后,样品对CO氧化活性急剧提高提高,即Pd-Co_3O_4间存在显著的催化协同效应,但对丙烷氧化活性没有影响,催化机理和速控步骤的不同决定了催化协同效应的有无,据此,我们针对CO氧化从分子水平上提出了加Pd前后截然不同的动力学反应路径。 为进一步简化制备步骤并保证催化剂具有较大的比表面积,对表面活性剂辅助合成法进行了改进,采用一步合成法。同时为发现普适的反应规律和探索新的催化体系,我们对贵金属和过渡金属氧化物进行调变。结果发现,该方法制备的催化剂仅有微量的Pd暴露于表面,但这些Pd物种与过渡金属氧化物间存在着对CO氧化的协同效应。原位DRIFTS结果表明,协同效应本质为二者相互作用能产生活泼的氧物种,这些氧物种能与CO迅速反应生成反应中间产物-双齿碳酸盐物种(1587和1285 cm-1)。协同效应的大小取决于Pd与金属氧化物MOx作用的强弱程度。其中,FeOx和MnOx这两种金属氧化物与CeO_2间能形成固溶体,促进了这种相互作用,使得CO氧化起燃温度较不添加Pd的催化剂分别降低了70 oC和100 oC以上。尤其是Pd-MnOx-CeO_2催化剂在室温下对CO的转化率即可达到80%。但对于丙烷氧化,速控步骤是C-H键的断裂而非氧的活化。C-H键断裂的难易在很大程度上取决于3d过渡金属氧化物的d电子结构。随着d电子增加,3d过渡金属氧化物对丙烷氧化表现出双峰行为。 论文还研究了助剂Fe的添加对Pt/Ba/Al_2O_3催化剂结构、NOx储存和脱硫性能的影响,结果表明,尽管Fe的添加能抑制BaSO_4颗粒的长大,但对NOx的储存和硫的脱除均是不利的。EXAFS、原位DRIFTS和循环TPR表征结果表明:Pt-Ba间的相互作用对NOx储存和硫的脱除是非常重要的。Pt-Ba间相互作用不仅促进了储存中的关键步骤-NOx溢流,同时也有助于BaSO_4选择性地还原为H2S,促进硫的脱除和催化剂的再生。在Pt/Ba/Al_2O_3中加入Fe,经历氧化还原循环后,Pt-Fe间形成合金,使得活性位Pt被Fe及其氧化物覆盖,抑制了Pt-Ba间的相互作用,导致储存能力和抗硫能力的下降。 最后,利用嵌段共聚物P123作为模板,合成了介孔Pt/BaCO_3-Al_2O_3 NOx储存还原催化剂,并与传统浸渍法制备的催化剂进行比较,同时对催化剂的结构和性能进行了系统研究。结构表征表明:介孔Pt/BaCO_3-Al_2O_3具有较高的比表面积,均匀的孔径和较高的热稳定性。Ba物种三维高度分散,且与Al_2O_3强烈作用,所有的BaCO_3均以低温碳酸钡形式存在。同传统浸渍样品比较,介孔样品作为NSR催化剂具有明显的优势,比如较高的NOx储存能力、较低的硫的吸附能力以及较强的脱硫能力。同时在NOx和SOx吸附后没有体相物种生成。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:O643.36

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 张远航,邵可声,唐孝炎,李金龙;中国城市光化学烟雾污染研究[J];北京大学学报(自然科学版);1998年Z1期
2 齐立文,王文兴;我国低纬度、亚热带地区的降水化学及其雨水酸化趋势分析[J];环境科学研究;1995年01期
3 田广生,区柏森,陈罕立;近地层氮氧化物和臭氧的区域分布研究[J];环境科学研究;1995年06期
4 肖益鸿,蔡国辉,詹瑛瑛,魏可镁;汽车尾气催化净化技术发展动向[J];中国有色金属学报;2004年S1期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 黄一;孙世群;王辉;;铜陵市酸雨成因分析[J];安徽化工;2007年02期
2 王家祥,王继先,王大祥;BaO热稳定γ-Al_2O_3蜂窝陶瓷涂层的试验研究[J];安徽农业大学学报;2005年01期
3 王绍梅,李惠云,袁小勇;汽车尾气催化净化催化剂的研究进展[J];安阳师范学院学报;2004年05期
4 邵建军;马晓蕾;朱锡;;Effects of Pretreatment Conditions on Redox Property over Au/Co_3O_4/CeO_2 Material[J];Journal of China Ordnance;2009年03期
5 霍铭群;孙倩;谢鹏;白郁华;李金龙;刘兆荣;陆思华;;中国华北和华南典型城市和农村站点降水化学特征[J];北京大学学报(自然科学版)网络版(预印本);2010年01期
6 宁智,宋波,资新运,刘建华;柴油机排气微粒壁流式陶瓷过滤体过滤机理及影响因素[J];北京交通大学学报;2005年04期
7 梁晶晶;邵忠瑛;;三效催化器与发动机匹配仿真研究[J];车辆与动力技术;2008年04期
8 王雪松,李金龙;北京地区臭氧源识别个例研究[J];北京大学学报(自然科学版);2003年02期
9 周维;王雪松;张远航;苏杭;陆克定;;我国NO_x污染状况与环境效应及综合控制策略[J];北京大学学报(自然科学版);2008年02期
10 霍铭群;孙倩;谢鹏;白郁华;李金龙;刘兆荣;陆思华;;中国华北和华南典型城市和农村站点降水化学特征[J];北京大学学报(自然科学版);2010年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘咏;郭丽红;孟明;;稀燃条件下NO_x在Ba-Mn钙钛矿上的吸附-脱附[A];中国化学会第十二届全国应用化学年会论文集[C];2011年
2 项殿芳;刘玲;吴学仁;;模拟酸雨对贝达葡萄叶片生理代谢影响初探[A];中国园艺学会第六届青年学术讨论会论文集[C];2004年
3 叶高文;;绿色船用柴油机的开发与应用技术研究[A];福建省科协第五届学术年会数字化制造及其它先进制造技术专题学术年会论文集[C];2005年
4 曹丽;业红玲;王继先;王务林;;柴油机微粒捕集器技术研究进展[A];2007年APC联合学术年会论文集[C];2007年
5 赵红帅;张广山;;北京市大气环境挥发性有机物种类及浓度变化初步研究[A];新农村建设与环境保护——华北五省市区环境科学学会第十六届学术年会优秀论文集[C];2009年
6 黄步松;;船用柴油机NO_x排放控制技术[A];2009年苏浙闽沪航海学术研讨论文集[C];2009年
7 许伯彦;张勇;齐运亮;;适用于高含硫柴油的车用柴油机尾气净化装置(DPF,DPNR)的开发研究[A];2008中国环境科学学会学术年会优秀论文集(中卷)[C];2008年
8 安选;杨军;杜金梅;;浅析城市机动车尾气污染与城市光化学烟雾的内在关系[A];中国环境科学学会2009年学术年会论文集(第二卷)[C];2009年
9 熊远梅;石永泉;;催化转化器与发动机的匹配[A];第五届河南省汽车工程科技学术研讨会论文集[C];2008年
10 陈庆龄;;纳米催化技术进展[A];中国化工学会2003年石油化工学术年会论文集[C];2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李丹;CuO-Mn_xO_y/γ-Al_2O_3催化剂的制备、表征及其催化还原NO的性质研究[D];南京大学;2011年
2 乔东升;铈基复合氧化物的制备及对甲烷和CO氧化反应的催化性能研究[D];华东理工大学;2011年
3 祝琳华;新型NZP族催化剂载体材料的合成及应用研究[D];昆明理工大学;2010年
4 张辉;轿车柴油机微粒捕集器工作过程数值模拟及再生控制策略研究[D];吉林大学;2011年
5 千坤;基于SiO_2负载的纳米金催化剂体系研究纳米金催化的结构-性能关系[D];中国科学技术大学;2011年
6 Damra Elhaj Mustafa Abbass;金纳米的制备、性能、标记和催化应用研究[D];华中师范大学;2011年
7 姚春玲;汽油机进气混合O_2/CO_2的燃烧机理与性能研究[D];东北林业大学;2011年
8 王子玉;柴油机燃用小桐子油的燃烧过程试验与模拟研究[D];江苏大学;2011年
9 柏祥涛;咪唑类离子液体稳定的纳米金的制备、组装及应用[D];山东大学;2011年
10 刘云卿;壁流式柴油机微粒捕集器捕集及微波再生机理研究[D];湖南大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 董晓薇;氧化铈担载活泼金属催化剂上CO催化氧化的研究[D];辽宁师范大学;2010年
2 张坤;车用柴油机冷EGR温度控制系统的研究[D];山东农业大学;2010年
3 李勇;臭氧与镉胁迫对冬小麦生理生态特征及品质的影响[D];山东农业大学;2010年
4 张万煌;TBD234柴油机缸内燃烧模拟及排放预测[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 方立辉;4G94D4发动机电喷系统台架匹配试验研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 王清高;H_2O和CeO_2基材料相互作用的第一性原理研究[D];河南师范大学;2010年
7 张薇薇;环境中臭氧的被动采样—仪器分析方法研究[D];华东理工大学;2011年
8 晏冬霞;铈铁基复合氧化物的制备及其催化碳烟燃烧性能研究[D];昆明理工大学;2010年
9 丁相城;不同大气压力下增压中冷柴油机燃用生物柴油的工作过程研究[D];昆明理工大学;2009年
10 陈贵升;高原环境下车用柴油机燃用生物柴油的试验研究[D];昆明理工大学;2009年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 曾佩兰,黄可龙,刘素琴,肖松文;汽车尾气净化催化剂的研究现状及其进展[J];材料导报;2003年03期
2 陈淑芬,陈旦华,唐孝炎;IDS光度法测定大气中O_3的研究[J];环境化学;1992年02期
3 李文,李金龙,王玉英,李晓明,唐孝炎;大气中的臭氧浓度和几个气象变量的统计相关性[J];环境科学;1986年03期
4 龚茂初,文梅,章洁,林之恩,羊彦衡,陈耀强,郑林,许清淮,李孝维;高温高表面氧化铝新材料的制备化学研究——La、Ba共添加对氧化铝热稳定性的影响[J];无机化学学报;2001年01期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孙志强;王虹;;La_(1-x)Sr_xCo_(0.5)Mn_(0.5)O_3催化剂同时去除柴油机碳颗粒和NO_x的性能[J];石油化工高等学校学报;2007年01期
2 杨冬;徐鸿;;SCR烟气脱硝技术及其在燃煤电厂的应用[J];电力环境保护;2007年01期
3 刘水刚;张学兰;李军平;赵宁;魏伟;孙予罕;;高稳定性介孔CaO-ZrO_2固体碱的结构及碱性研究[J];石油化工;2008年03期
4 别如山,李炳熙,陆慧林,杨励丹,周定;己二胺有机废液在流化床中焚烧的实验研究[J];环境科学学报;2001年02期
5 朱天乐,王建昕,傅立新,郝吉明;柴油机排气后处理技术[J];车用发动机;2002年06期
6 王建强;王远;刘双喜;马杰;高继东;高海洋;;稀燃发动机NO_x存储还原技术研究进展[J];现代化工;2011年04期
7 何华庆,朱跃,潘志强,路野,康达;低NOx燃烧技术综述[J];锅炉制造;2000年04期
8 周跃花;燃烧时NOx的转化与控制[J];西安联合大学学报;2000年04期
9 佟敬军,金福杰;抚顺市大气NO_x浓度水平和季节变化[J];黑龙江环境通报;2001年03期
10 甘宇清;浅谈柴油机发电厂的烟气净化处理[J];广西电力;2002年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 向超;刘自力;王琪莹;牛飞;许翠霞;;介孔固体超强酸SO_4~(2-)/TiO_2催化噻吩与乙醇烷基化反应的研究[A];第八届全国工业催化技术及应用年会论文集[C];2011年
2 姚娟;菅盘铭;;Cu-Zn-Al-MCM-41介孔分子筛的合成[A];第十五届全国分子筛学术大会论文集[C];2009年
3 王利丰;殷成阳;肖丰收;;新路线合成具有介孔结构的沸石晶体[A];第十三届全国催化学术会议论文集[C];2006年
4 车红卫;韩书华;侯万国;;高结晶性介孔氧化锆的合成与表征[A];中国化学会第十二届胶体与界面化学会议论文摘要集[C];2009年
5 杜江;于然波;赖小勇;邢朝建;王丹;;宏孔/介孔TiO_2薄膜的制备与光催化性质[A];第十五届全国分子筛学术大会论文集[C];2009年
6 范现芬;宋秀芹;;水热法合成高稳定性的介孔二氧化锆[A];中国化学会第十二届胶体与界面化学会议论文摘要集[C];2009年
7 张超;光善仪;徐洪耀;;稀土掺杂介孔材料的制备及荧光性能研究[A];2009中国功能材料科技与产业高层论坛论文集[C];2009年
8 盛江峰;张诚;李国华;马淳安;;甲醇在介孔结构碳化钨粉末微电极上电催化氧化行为[A];中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集(上册)[C];2006年
9 肖丰收;;具有介孔结构的沸石催化材料[A];分子筛催化与纳米技术——分子筛协作组2006年学术年会论文集[C];2006年
10 孟庆海;周国伟;林会亮;;介孔TiO_2制备及其对造纸废水的处理研究[A];'2005(第十二届)全国造纸化学品开发应用技术研讨会论文集[C];2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 蹇军强;热轧加热炉低NOx燃烧技术在首钢迁钢工程中的研究与应用[N];世界金属导报;2011年
2 王鸣 顾旭宁;PTA氧化催化剂回收技术通过鉴定[N];中国石化报;2006年
3 ;卫生间自动清洁剂让污垢自动“蒸发”[N];新华每日电讯;2006年
4 张晓君 田月;吉化甲(乙)基香兰素催化剂获发明专利[N];中国化工报;2006年
5 杨维忠 仝连成;曹善文:走向前台的发明家[N];中国知识产权报;2007年
6 赵亚辉;李灿:“催化”人生[N];人民日报;2004年
7 记者应庆;李灿院士获今年何梁何利进步奖[N];中国医药报;2005年
8 胡炜 译;全球铂金供求趋于平衡[N];中国黄金报;2006年
9 杨明 编译 伦敦金银市场协会;2006年世界铂金市场展望[N];中国矿业报;2006年
10 本报记者 李峒峒;工业增长推动钯需求量上扬[N];中国有色金属报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 罗金勇;铈基介孔低温氧化催化剂和钡基NOx储存还原催化剂研究[D];天津大学;2009年
2 刘惠平;新型介孔Al_2O_3的制备、表征及负载Pt催化剂的催化加氢性能研究[D];华东理工大学;2010年
3 高钱;多孔复合材料的制备及性能研究[D];吉林大学;2010年
4 邹志强;钴基低温氧化催化剂和钾基稀燃NOx储存还原催化剂研究[D];天津大学;2010年
5 高琳;双模型介孔SiO_2表面功能化及其在药物缓控释中的应用[D];北京工业大学;2011年
6 纳薇;介孔有机氧化硅材料的合成、改性及酶固定化[D];北京工业大学;2010年
7 许迪欧;多级孔纳米分子筛的制备与性质研究[D];吉林大学;2011年
8 王竹倩;多级孔分子筛材料的合成、表征及催化应用研究[D];吉林大学;2010年
9 朱凤霞;功能化有序介孔硅材料的制备及其在绿色有机合成中的应用[D];上海师范大学;2011年
10 李欣;多种拓扑结构聚合物的可控合成及对介孔硅纳米粒子的修饰[D];中国科学技术大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 徐玉然;单分散介孔复合催化材料的制备与催化性能研究[D];华东理工大学;2011年
2 张晶;碳黑及介孔碳负载铂催化剂的稳定性及耐毒化性研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
3 范现芬;介孔氧化锆的制备及其机理初探[D];河北师范大学;2010年
4 申开愉;几种新型燃料电池催化剂的制备与表征[D];北京交通大学;2010年
5 张春;介孔SiO_2及其氧化物复合材料的制备与表征[D];安徽大学;2010年
6 吴奇;SO_4~(2-)促进的介孔固体超强酸的制备及其催化性能的研究[D];山西大学;2010年
7 张慧书;介孔TiO_2及可见光响应杀菌功能活性炭的制备和性能研究[D];东北林业大学;2010年
8 马燕辉;微孔—介孔复合分子筛的合成及其对CO_2吸附性能的研究[D];华东理工大学;2011年
9 蒋健翔;CdS/介孔TiO_2复合半导体光催化降解苯酚的研究[D];浙江大学;2011年
10 苏沙沙;基于介孔纳米材料的抗癌药物控释体系的研究[D];华东理工大学;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026