柴油车SCR脱硝金属氧化物催化剂研究进展

NH3选择催化还原(NH3-SCR)是去除柴油车尾气中NOx应用广泛的技术,具有高效性.我们以金属氧化物类催化剂的制备和性能为主题,综述了近几年V、Ce、Fe、Mn基金属氧化物催化剂的发展.总结了这几类催化剂的合成、物理化学性质、微观结构、抗硫性和水热稳定性等特点,并对该类催化剂未来的发展趋势做了展望.     

柴油车排放碳黑颗粒消除催化剂的研究进展

 柴油车尾气排放的碳黑颗粒已引起严重的环境污染问题. 对于柴油车尾气碳黑颗粒的处理必须使用高活性的催化剂来加快碳黑颗粒在低温下的氧化速率. 本文总结了柴油车排放碳黑颗粒催化燃烧用几种不同类型的催化剂,即碱金属或碱土金属催化剂、贵金属催化剂、过渡金属催化剂以及复合型催化剂,归纳了它们的催化作用机理,比较了它们在松散接触与紧密接触时的不同催化活性,概括了这些催化剂的最新研究进展,并对它们在实际应用中存在的问题和应用前景进行了探讨.     

柴油车氧化催化剂的研制

通过添加稀土、过渡金属、碱土金属等开发了Pt/Mn-Zr基复合氧化物催化剂, 与传统Pt/Al2O3氧化催化剂相比, 提高了对CO, HC和PM的氧化性能, 制备出的Pt/Mn-Zr-A-O/γ-Al2O3(A＝La, Ce, Pr, Nd, Y, Ca, Mg, Fe, Co, Ni, Zn, Pd, Cu)结构的陶瓷蜂窝状催化剂安装在国产柴油车上达到GB 18352.2-2001标准(等同于欧洲II号排放标准)要求, 该产品现已批量投入市场.     

整体式催化剂对柴油车排气颗粒去除效果的研究

以TiO2/γ-Al2O3/堇青石为载体,制备了以K,V,Cs,Sn,Pt等为活性组分的催化剂,催化剂在700℃下于空气中在马弗炉老化3h.采用DSC/TG测试方法确定催化剂的活性.研究发现Pt的加入能降低颗粒的起燃温度,特别是对颗粒物(PM)中固体成分部分(soot)的消除有利.K和Cs两者对降低起燃温度及对PM中SOF部分的最大燃烧温度的作用相差不大,但K对颗粒物中soot部分的除去比Cs要好.老化会降低催化活性,老化导致活性下降的原因不是由催化剂的烧结引起的,而是由活性组分的挥发流失造成的.     

含贵金属的BaZrO3 储存NOx 催化剂结构及性能研究

A series of perovskite-type BaZrO3 catalysts are prepared by the sol-gel method. Their NOx storage capacity（NSC）and the resistance of SO2 poison are measured. XRD,XPS and FT-IR techniques are also used to characterize their structures and the influence of the structures on performance. The results indicate that,after calcinations at 750 and 900 ℃,the Ba and Zr species mainly exist in the form of perovskite BaZrO3 phase,and the BaCO3 and ZrO2 phases also exist. The presence of bulk nitrate is shown by XRD and FT-IR after BaZrO3 absorbing NOx . The Rh/BaZrO3 is prepared by doping 0.5%Rh on the BaZrO3 with the impregnation method. It is found that the Rh mainly deposits on the surface of catalyst. However,the noble metals 0.5% Rh or Pt well disperse on the surface of the sample after the BaZrO3 is mixed with γ-Al2O3 in equal weight proportion. The structure of perovskite BaZrO3 may be partly broken after doping Rh or Pt,because of the reduction by hydrogen in the process of preparing samples,and then some ZrO2 is enriched on the surface. The BaZrO3 catalysts possess high NSC and high resistance ability of SO2 poison. The NSC of Rh/BaZrO3 decreases compared to that of BaZrO3 . However,the NSC of the samples Pt/BaZrO3/γ-Al2O3 and Rh/BaZrO3/γ-Al2O3 increases by 78% and 15% respectively. It is noticed that the NSC enhances for all the samples containing noble metal Pt or Rh duing the 0.01%SO2 mixed with the NO and O2 . It implies that the NO oxidation is improved by SO2 .     

Fe-V/TiO_2催化剂NH_3选择性催化还原柴油车尾气NO_x

采用浸渍法制备了一系列不同Fe/V比例的Fe-V/TiO2催化剂,考察了催化剂在模拟柴油车尾气中催化还原NOx的催化性能,采用TG、XRD、H2-TPR、NH3-TPD和Raman光谱对催化剂进行了表征。结果表明,当Fe引入后,能显著降低V2O5在高温下的挥发,减轻了钒系催化剂在移动源的生物毒性危害。其中,Fe/V比为1∶1(Fe1-V1/TiO2)的催化剂形成了FeVO4活性中心,表现出最好的催化活性,在220~420℃NOx转化率可达到90%以上。此外,Fe1-V1/TiO2催化剂高温热稳定性较好,并且具有较强的抗硫性能。     

Pt／Mg-AI-O催化剂上NOx的存储性能

采用共沉淀一浸渍法制备了不同Mg/AI比的Pt/Mg-AI-O催化剂，并用XRD和TPD等方法进行了表征．考察了不同反应气氛对载体和催化剂上NO，存储性能的影响．结果表明，NO2较NO更易被存储，Pt的催化作用加速了NO的氧化反应，提高了催化剂的存储能力．在350℃下，NOx的存储能力随着Mg/AI比的增加而升高，Mg和～之间存在着协同作用，AI的加入有利于NOx的存储．低于300℃时，AI对NOx存储的促进作用更为显著．n(Mg)／n(AI)=3的催化剂在150～400℃间有较高的存储能力，且300℃下达到最大     

担载型铂催化剂上甲烷活化的TPSR研究

用程序升温表面反应手段，系统地考察了甲烷在Ｐｔ催化剂上的吸附活化特征及甲烷分解后产生的表面碳物种。结果表明，ＣＨ４确能在ＳｉＯ２担载型Ｐｔ催化剂表面发生解离吸附，生成复杂的碳物种。这些碳物种间可发生相互转化。     

菱沸石在柴油车尾气NOx催化净化中的应用

柴油车尾气NO_x控制是目前大气污染控制领域的重要研究内容,对改善城市大气污染现状有着极其重要的作用。NH₃选择性催化还原NO_x（NH₃-SCR）是应用于该领域的主流技术之一。近年来,以具有菱沸石（chabazite,CHA）结构的分子筛为载体负载Cu制备的Cu-CHA（Cu-SSZ-13和Cu-SAPO-34）系列催化剂,因其优秀的NH₃-SCR活性和良好的水热稳定性,成为学者们关注的热点。本文首先从制备方法及反应条件对Cu-CHA催化性能的影响和NH₃-SCR反应机理这几个方面系统阐述Cu基菱沸石在柴油车尾气NO_x催化净化领域的研究进展;然后总结了负载其他过渡金属和稀土金属制备的M-CHA分子筛催化剂在NH₃-SCR反应中的应用,指出双活性中心菱沸石催化剂在NH₃-SCR领域表现出的优势;在此基础上对菱沸石NH₃-SCR催化剂的进一步改良做出展望。     

类水滑石衍生CuAlO催化剂同时去除碳颗粒和氮氧化物

以共沉淀法合成的含Cu类水滑石为前驱物, 制备了具有介孔结构的CuAlO复合氧化物催化剂, 采用程序升温反应技术评价了催化剂同时去除碳颗粒物(soot)和氮氧化物的性能, 并系统分析了反应条件对催化活性的影响. 结果表明, 在紧接触和松接触两种条件下, CuAlO都有较高的同时去除碳颗粒物和NOx的催化活性, 当催化剂与soot由紧接触变为松接触时, 起燃温度(Ti)由260 ℃升高到314 ℃, NO转化为N2的最大转化率(XN2-max)值由40.4%下降为29.2%; soot含量不同对Ti影响不大, Ti都在260 ℃左右; NO浓度或O2浓度增加, Ti下降, O2浓度从2.5%增至7.5%时对XN2-max影响不大, 都在40%左右; 反应气流速增大, soot起燃温度Ti基本不变, 都在260 ℃左右, 而XN2-max随气速增加而减小, 当气速从20 mL·min-1升至80 mL·min-1时, XN2-max由40.4%下降至21.6%, 但生成N2的量基本相同, 这取决于催化剂的选择性. 催化剂经重复使用后活性下降, 可能是由于反应过程中生成的中间产物吸附于催化剂表面, 覆盖了催化剂表面的活性位.     

铜基催化剂上乙醇还原Nox的研究

铜基催化剂上乙醇还原Nox的研究;铜基催化剂;乙醇;Nox     

Ce基复合氧化物同时催化去除碳烟-NO_x的性能研究

我们采用柠檬酸配合法制备了Ce基复合氧化物催化剂,分别在热重分析仪(TG)和管式反应器中测试了其氧化碳烟及同时脱除NOx的催化活性;并利用XRD、BET、H2-TPR、XPS表征手段考察其结构.其中,Co0.1/C e La0.05复合氧化物同时催化去除碳烟和NOx的性能最佳,碳烟脱除率为50%的反应温度为301℃,N2产率为41.4%.实验结果表明,Co主要以氧化物形式均匀分散在Ce-La固溶体表面,Co3+与Co2+价态共存,离子间的变价有利于提高催化剂的氧化还原性能,有效降低了碳烟的起燃温度.La的引入增大了催化剂的比表面积,抑制了Ce O2晶粒长大,进而提高了N2产率.部分La和Co形成了微量的La Co O3,形成了更多氧空位,有利于提高催化氧化碳烟的活性.     

Cu对Pt/Cu-Mg-Al-O催化剂上NOx储存性能的影响

固定二价与三价阳离子摩尔比为3∶1,采用共沉淀法合成系列Cu-Mg-Al水滑石,经500 ℃焙烧制成复合氧化物Cu-Mg-Al-O（wCuO(％)分别为0、5、10、20,简称w-CMAO, w=0、5、10、20）.通过浸渍法制备Pt/Cu-Mg-Al-O负载型复合氧化物催化剂.XRD结果表明Cu在催化剂及其前驱体中高度分散.采用等温NO_x储存实验研究催化剂对NO_x的储存性能, NO_x-TPD法考察储存的NO_x脱附情况.实验结果表明,尽管Cu取代减少了催化剂中MgO含量,但增强了催化剂的NO氧化活性,有效提高了催化剂的NO_x储存性能.同时TPD结果进一步表明当CuO掺杂量在w=(10～20)％ 时,可以明显降低催化剂上生成的硝酸盐的分解温度.     

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.     

柴油车排气净化技术研究的进展

介绍了柴油机排放特征,排放标准及欧洲、日本的汽车界采用的柴油车排放控制技术.本文重点是评述柴油机排放后处理技术的新进展.氧化催化剂已是一种商业化产品,在小轿车、轻型车和重型车上广泛安装使用,改进方向是扩大温度窗口和提高抗SO2氧化能力;颗粒物过滤器产业化的关键技术是过滤器再生技术,被动燃烧再生技术系统是研究开发的重点,开发中的连续再生过滤器系统被认为是未来标准的配套技术,但需用超低硫柴油燃料;尿素-SCR技术已成功进行重型柴油车的NOx净化试验,改进方向是装置小型化和防止NH3泄漏;实现颗粒物和NOx同时净化的四元催化转化器及非热等离子体技术正在小轿车、重型车上进行应用试验,近年内可望推向市场.     

贵金属铂对镍基催化剂上萘转化性能的影响

 在常压连续流动固定床反应器上，以萘作为生物质气化气中焦油的模型化合物，研究了Pt对Ni／Al2O3催化剂上萘的转化率、CO和H2的选择性及收率的影响，比较了Ni－Pt／Al2O3和Ni／Al2O3两种催化剂上萘的水蒸气转化所产生的积碳量和副产物的种类，并初步考察了Ni－Pt／Al2O3催化剂上萘的水蒸气转化反应的动力学．     

贵金属催化剂上氢气选择性催化还原NOx

NO_x的控制对于改善大气环境质量具有重要意义,而氢气选择性催化还原(H₂-SCR)NO_x作为一种高效环保的脱硝技术而备受关注。本文总结概述了近年来贵金属催化剂在H₂-SCR脱硝反应中的研究进展,首先介绍了H₂-SCR反应机理,在此基础上分别论述了影响贵金属催化剂性能的因素(如活性组分、载体类型、助剂添加及组分存在形式等)及催化剂结构与性能的构效关系。最后,针对目前存在的问题展望了H₂-SCR脱硝未来的发展方向。