Cu-SAPO-34-堇青石和Cu-SSZ-13-堇青石的原位合成及其對柴油車尾氣中NOx的脫除.pdf

1、汽車的大量使用為人類帶來許多方便，它改善了人們的生活質(zhì)量，推進(jìn)了社會(huì)的進(jìn)步，促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。與汽油車相比，柴油機(jī)車因其熱效率高、油耗低、動(dòng)力強(qiáng)、耐久性好和溫室氣體排量小等優(yōu)點(diǎn)，在汽車領(lǐng)域中日益受到歡迎。柴油車發(fā)動(dòng)機(jī)中貧燃技術(shù)的引入雖可以顯著降低一氧化碳(CO)、碳?xì)浠衔?HC)等污染物的排放值，但卻增加了氮氧化物(NOx)的排放量。NOx是主要的環(huán)境污染物之一，與SOx及顆粒物共同作用已引起霧霾天氣的不斷出現(xiàn)，對其有效脫除已成為當(dāng)前

2、亟待解決的關(guān)鍵問題。目前，選擇性催化還原技術(shù)(SCR)因其良好的脫除效率和極大的可行性越來越受到人們的關(guān)注，該技術(shù)的核心是SCR催化劑。傳統(tǒng)的三效催化劑(TWC)在富氧和水蒸氣存在的條件下容易失活，已不適用于貧燃燃燒的柴油車。此外，對于車用催化劑，還應(yīng)具有熱穩(wěn)定性好、起燃溫度低、抗中毒性能好、機(jī)械強(qiáng)度高、形狀適宜等特點(diǎn)。
　　 基于此，本研究選用整體式催化劑，采用原位合成法將作為載體的堇青石與含活性金屬的分子篩牢固地結(jié)合在一起，

3、利用含活性金屬的分子篩具有適宜的孔結(jié)構(gòu)和巨大的比表面積、適宜的酸性、優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和水熱穩(wěn)定性等優(yōu)勢進(jìn)行柴油車尾氣中NOx的脫除研究。論文通過一步水熱合成法，利用復(fù)合模板劑和超聲處理分子篩母液制備了小晶粒的Cu-SAPO-34/堇青石。對不同的樣品進(jìn)行了晶體形貌，晶型結(jié)構(gòu)和上載量等考察，并在模擬柴油車尾氣的氣氛下評價(jià)了新鮮和老化樣品的NOx-SCR活性，探討了超聲及復(fù)合模板劑的作用效果。此外，論文還基于Cu-SSZ-13分子篩表現(xiàn)出的比

4、其它微孔分子篩更優(yōu)異的反應(yīng)活性和抗老化性能，進(jìn)行了Cu-SSZ-13/堇青石整體式催化劑的制備及其性能考察。同樣采用原位水熱合成法制備，并以銅胺絡(luò)合物作為模板劑。對新鮮及不同老化時(shí)間的Cu-SSZ-13/堇青石樣品進(jìn)行了XRD、SEM、ICP和N2吸附-脫附等表征、高空速條件下的NOx-SCR活性評價(jià)以及催化劑高徑比對其催化活性的影響。實(shí)驗(yàn)得出的主要結(jié)論如下:
　　 (1)在原位合成Cu-SAPO-34/堇青石整體式催化劑的過程

5、中，采用復(fù)合模板劑法（四乙基氫氧化銨-嗎啉）和超聲輻照分子篩母液法均可有效減小Cu-SAPO-34的晶粒粒度，提高其相對結(jié)晶度和純度。同時(shí)，超聲處理還提高了Cu-SAPO-34/堇青石的NH3-SCR活性和抗老化性能。然而，四乙基氫氧化銨的添加降低了Cu-SAPO-34的上載量，使得所制備的Cu-SAPO-34/堇青石的NH3-SCR活性并沒有顯著的提高。
　　 (2)與Cu-SAPO-34/堇青石相比，Cu-SSZ-13/堇青

6、石具有更高的比表面積、銅含量和更強(qiáng)的高空速脫除NOx的能力。在反應(yīng)空速為36，000 h-1的條件下，后者的最高NOx轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到98.6％，且可在300-600℃的活性溫度窗口范圍內(nèi)將NOx轉(zhuǎn)化率保持在90％以上;而前者只能在較窄的溫度范圍內(nèi)將NOx轉(zhuǎn)化率保持在80％以上。
　　 (3) Cu-SSZ-13/堇青石具有良好的抗老化能力。在承受50 h的老化處理后，仍可保留一定的催化活性。NOx轉(zhuǎn)化率在360-520℃的活性溫