贵金属/氧化物催化剂的构建合成及尾气净化性能研究摘要
众所周知,轻型机动车尾气是造成环境污染的主要来源之一。三效催化技术(Three Way Catalytic Technology)作为治理汽油车尾气的方法,可以有效去除汽油车尾气中的NOx、CO和碳氢化合物(HC)。铈锆固溶体储氧材料在高温条件下会因比表面积降低导致催化活性减弱,Al元素的加入能够有效抑制铈锆的烧结,铈锆固溶体经过高温还原-中温氧化形成阳离子有序结构——κ-Ce2Zr2O8固溶体,具有较高的储氧能力,可以拓宽空燃比窗口、提升三效催化活性。柴油车采用的稀燃发动机产生的污染物主要为NOx,可以通过NOx存储还原(NSR)技术有效去除,钙钛矿因制备方法简单且具有较好的热稳定性广泛用于NSR领域,其钙钛矿的A位点通常为碱金属或碱土金属,可以作为NOx的存储位点,研究发现酸碱刻蚀催化剂表面能够提高催化剂的活性。本文研究了不同还原温度对铈锆基固溶体晶相的影响,以及碱洗处理对样品的氧化还原性能、动态储氧性能及三效催化活性的影响。XRD表征发现通过高温还原-中温氧化成功制备了具有超结构的铈锆基复合氧化物,还原热处理的温度越高被还原的Ce4+越多,且掺杂Al的样品分相越严重;通过H2-TPR、DOSC表征及三效催化活性测试知样品进行碱洗处理后负载贵金属,能够提高样品的氧化还原性能、动态储氧性能以及三效催化活性。本文利用柠檬酸络合法制备BaTiO3钙钛矿,并进行碱洗处理负载贵金属Pt,通过XRD、BET、SEM等发现BaTiO3钙钛矿型复合氧化物经过碱洗后比表面积发生变化但仍能维持钙钛矿结构;通过研究样品的氧化还原能力、NOx存储性能及NSR性能发现,碱洗后载Pt能够显著提高样品的氧化还原能力及NO氧化能力,NOx存储活性的提高使碱洗处理的样品拥有更高的NSR活性,我们成功制备出较高NSR活性的催化剂。Pt/BTO系列催化剂的NOx吸附路径主要以亚硝酸盐路径为主,碱洗样品在NOx吸附过程中更容易生成亚硝酸盐,有助于促进贫富燃切换过程中NOx的存储和释放,促进存储位点的再生,提高NSR催化活性。同样利用柠檬酸络合法制备BaTi0.97Pd0.03O3钙钛矿型复合氧化物催化剂,通过XRD、BET、SEM及H2-TPR等表征发现样品经过碱洗后在催化剂表面生成高度分散的PdOx物种,氧化还原性能提高,通过NO氧化性能、NOx存储性能及NSR活性测试发现碱洗促进NO氧化活性和NOx存储性能,碱洗0.5 h的样品NSR活性最高,BTPO催化剂的NOx存储路径同样以亚硝酸盐吸附路径为主,随后亚硝酸盐被进一步氧化成硝酸盐。
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