富氧条件下贵金属催化剂上丙烯选择性还原NO研究

用溶胶 -凝胶 ( Sol-gel)法制备了以 γ-Al2 O3 为载体 ,以 Pt,Pd和 Rh等为活性组分的单组分及双组分催化剂 ,在稀燃汽油机条件下评价了丙烯对 NO的选择性催化还原活性 .结果表明 ,在单组分催化剂中 ,催化剂的活性及顺序为 Rh( 73 % ) >Pt( 65 % ) >Pd( 4 7% ) ,最高活性对应的温度分别为 Pt( 2 2 5℃ ) ,Pd( 2 75℃ )和 Rh( 3 75℃ ) ,N2 选择性顺序为 Rh,Pd( >80 % ) >Pt( 4 8% ) ,氧化性顺序为 Pt>Rh>Pd. Sol-gel制备的双组分催化剂中的不同贵金属活性位具有一定的协同效应 ,可明显拓宽活性温度范围 ,其中以 Pt-Rh组合活性最好 . Rh/ Al2 O3 和 Pt/ Al2 O3 两种催化剂分层有序填装时 ,可提高 C3 H6的利用率 ,在 2 0 0～ 45 0℃范围内 ,可有效地催化净化 NO.  

金属-ZSM-5/堇青石整体式催化剂上稀燃汽车尾气的净化

 在原位合成的ZSM-5/堇青石整体式样品基础上制备了几种金属(Cu, In或Ag)改性的ZSM-5/堇青石催化剂,并将其应用于稀燃发动机尾气的净化. 结果表明, Cu-ZSM-5/堇青石催化性能最好,尾气中的三种主要污染物NOx, CO和HC可以同时得到净化. 用微量(0.02%)贵金属(Pd, Rh或Ir)对Cu-ZSM-5/堇青石进一步改性,所得催化剂对CO的净化能力大大增强,保持高NOx转化率的温度窗口也大大加宽,因而该催化剂在稀燃汽车尾气净化方面具有潜在的应用前景. 微量贵金属对Cu-ZSM-5/堇青石催化剂的改性作用也在文中进行了讨论.  

Pt-BaO 催化剂的 NOx 储存-还原化学及结构-性能关系

 NO_x 储存-还原 (NSR) 技术是目前稀燃汽车尾气中 NOx 消除的最有前景的催化技术之一. NSR 催化过程中稀燃/富燃条件的交替运行、NSR 催化剂上化学计量反应与催化反应的耦合赋予了 NSR 催化过程迥异于常规连续流动气固相催化反应的特点. 本文首先介绍了目前人们对 Pt-BaO 催化剂上 NSR 基本化学过程的认识; 在此基础上, 结合本研究组在低 Pt 载量抗烧结 Pt-BaO 催化剂方面的研究结果, 分别评述了 Pt, BaO 及载体 (助剂) 的性质对催化剂性能的影响, 并对现存的问题及未来的研究方向加以归纳和展望.  

低温等离子体协同Ag/Al2O3选择性催化丙烯还原氮氧化物反应的原位红外光谱研究

 研究了稀燃条件下低温等离子体(NTP)协同丙烯在Ag/Al2O3催化剂上选择性催化还原NOx反应,通过原位漫反射傅里叶变换红外光谱(DRIFTS)对NTP协同前后反应气中NO和C3H6的吸附以及丙烯选择性催化还原反应进行了表征. 结果表明,丙烯的活化是Ag/Al2O3上选择性催化还原反应的关键步骤. NTP活化反应气体后, Ag/Al2O3表面-NCO、R-NO2和有机酸根等物种的数量大幅度增加,并且其催化还原NOx的低温(＜350 ℃)活性也显著提高. 在NTP协同前后,选择性催化还原过程可能存在两条反应路径,较低温度下主要是-NCO 生成N2, 而较高温度下则是-CN向N2转化.  

BaCO3在γ-Al2O3载体上的分散及其NOx存储性能

 用浸渍法制备了BaCO3-Pt/γ-Al2O3 和Pt-BaCO3/γ-Al2O3 两种样品. X射线衍射和显微红外等表征结果表明, BaCO3可以在载体表面实现单层分散; Pt和BaCO3的负载顺序不同,则BaCO3的分散容量不同. 以1%Pt/γ-Al2O3 为载体制备的 BaCO3-Pt/γ-Al2O3 样品中BaCO3的分散阈值为0.24 g/g. 氮氧化物存储量测试结果表明, BaCO3负载量在分散阈值时, NOx的吸附穿透时间和钡离子的有效利用率均达到最大值,表现出阈值效应. 而在BaCO3/γ-Al2O3 上负载Pt制备的1%Pt-BaCO3/γ-Al2O3 样品中, BaCO3的分散容量降低, 氮氧化物存储量也降低. 分散相的BaCO3在氮氧化合物存储过程中起主要作用,选择钡含量在分散阈值附近并采取先负载Pt后负载BaCO3的制样顺序可以得到吸附能力最强和钡离子有效利用率最高的催化剂.  

低于300℃时两种氧化铈材料对稀燃阶段NOx存储性能的影响

研究了低于300 ℃时两种氧化铈对稀燃阶段NO_x存储性能的影响，催化剂由2%（w）Pt/Al₂O₃（PA）与CeO₂-X（X=S，I）机械混合制备. X射线衍射（XRD），BET表面积和扫描电子显微镜（SEM）用于表征材料的物理结构. X射线光电子能谱（XPS）和H₂程序升温还原（H₂-TPR）用于表面Ce³⁺和活性氧定量. 原位漫反射傅里叶变换红外光谱（in-situ DRIFTS）用于分析表面NO_x吸附物种. 相比于CeO₂-I，CeO₂-S 具有优良的物理化学性能，包括高比表面积、丰富的空隙结构、较高的抗老化能力及表面Ce³⁺浓度. 因而，Pt/Al₂O₃+CeO₂-S 表现出优异的NO_x存储能力. 此外，PA+CeO₂-X（X=S，I）上存在Pt 与CeO₂之间的相互作用，可提高表面氧物种的活性进而促进NO氧化及NO_x存储. PA+CeO₂-S上的这种相互作用要强于PA+CeO₂-I. 研究表明，表面Ce³⁺浓度和活性氧含量对NO_x存储起到重要作用. 然而经过水热处理后，Pt 与老化的氧化铈（ACS，ACI）之间的相互作用降低，并且两种氧化铈NO_x存储性能显著下降. 另外，与PA+ACS（ACI）相比，PA+PACS（PACI）样品NO_x存储能力得到改善，这归因于表面氧物种活性增加能促进硝酸盐的形成.  

BaFeO3-x与Cu-ZSM-5耦合催化剂的NOx储存还原性能

为替代传统的贵金属基NO_x储存还原（NSR）催化剂，本文设计并制备了不含贵金属的BaFeO_3-x+Cu-ZSM-5 耦合催化剂，用于催化消除稀燃发动机尾气中的NO_x. 在稀燃阶段，NO在BaFeO_3-x催化剂上发生了氧化和储存反应；在富燃阶段，从BaFeO_3-x催化剂中脱附出来未能消除的NO_x被置于其后的Cu-ZSM-5催化剂进一步催化消除. 实验结果表明，BaFeO_3-x+Cu-ZSM-5 耦合催化剂的工作温度窗口被拓宽到250-400 ℃，同时NO_x消除性能得到了显著提高：NO_x转化率最高可达98%，N₂选择性接近100%.  

ZnO添加量对Pd/Zr0.5Al0.5O1.75催化剂净化稀燃天然气汽车尾气性能的影响

以掺杂不同含量ZnO的Zr_0.5Al_0.5O_1.75为载体，制备了系列1.5%Pd催化剂.在模拟稀燃天然气汽车尾气条件下，测试了催化剂的活性和抗水性，并用N₂吸附-脱附、X射线衍射、H₂程序升温还原和X射线光电子能谱等手段对催化剂进行了系统表征.研究结果表明，ZnO的添加及添加量对催化剂的活性和抗H₂O性有明显影响，其中以ZnO添加量为15%时制备的复合氧化物为载体的催化剂活性最佳.当模拟尾气中不含H₂O时，该催化剂对甲烷的起燃温度（T₅₀）和完全转化温度（T₉₀）分别为278和314℃；在含H₂O时，该催化剂的T₅₀和T₉₀分别为342和371℃.  

碱土元素掺杂的BaFeO3钙钛矿型催化剂的NOx储存性能

采用溶胶-凝胶法制备了Ba_1-xM_xFeO₃ (M=Mg, Ca, Sr; x=0, 0.1, 0.2)系列钙钛矿型NO_x储存还原(NSR)催化剂, 考察碱金属元素Mg、Ca 和Sr 的掺杂对BaFeO₃ 钙钛矿NO_x 储存和氧化性能的影响. 结果表明, 在250-400 ℃范围内Mg的掺杂提高了BaFeO₃钙钛矿的NO_x储存性能, 其中以Ba_0.8Mg_0.2FeO₃样品的NO_x储存性能最佳, 在温度350 ℃时NO_x储存量高达1200 μmol·g^-1以上, NO→NO₂转化率为53.4%. 与BaFeO₃比较,Ba_0.8Mg_0.2FeO₃样品在250 ℃进行NO_x储存时就出现了单齿硝酸盐, 并随储存温度的变化而变化, 它的数量与NO_x储存量有相同的变化趋势. 傅里叶变换红外(FTIR)光谱结果表明, 与BaFeO₃相比, Ba_0.8Mg_0.2FeO₃样品NO_x储存量增大的原因在于: 一方面, 形成了具有A位缺陷的钙钛矿结构, 产生大量能够用于储存NO_x的氧空位; 另一方面, 未进入钙钛矿晶格的Mg元素可能以碱性氧化物的形式与NO_x作用形成了单齿硝酸盐.  

还原剂对La0.7Sr0.3Co0.8Fe0.2O3钙钛矿催化剂NOx储存性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了La0.7Sr0.3Co0.8Fe0.2O3钙钛矿催化剂,考察了还原剂种类(CO,C3H6,H2)对催化剂在氮氧化物储存还原(NSR)循环前后的氮氧化物储存量(NSC)和NO-to-NO2转化率的影响.O2程序升温脱附(O2-TPD)实验结果表明,CO还原后的钙钛矿催化剂上形成了较多的氧空位,而氧空位则是一种有效的NOx储存活性中心.活性测试和傅里叶红外变换(FTIR)光谱表征结果显示:在NSR循环中,以CO为还原剂时催化剂显示了最佳的氮氧化物(NOx)储存效果.进一步的研究结果显示,当采用CO作为还原剂时,经过三次NSR循环后,催化剂中出现了Sr3Fe2O7新物相,而该物相可能具有比La0.7Sr0.3Co0.8Fe0.2O3钙钛矿更佳的NOx储存性能.综上所述,CO作为还原剂时可能使钙钛矿催化剂产生更多的氧空位以及更易于储存NOx的Sr3Fe2O7物相,这些原因使其NOx储存性能得到了大幅度改善.