錳氧化物基催化劑的低溫NOx儲(chǔ)存還原性能研究.pdf

1、稀燃發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣中的氮氧化物(NOx)排放問(wèn)題已經(jīng)為世界環(huán)境問(wèn)題的一大挑戰(zhàn)。為了消除稀燃汽車發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣排放的NOx,本論文采用沉淀法制備了不同焙燒溫度的MnOx催化劑。研究發(fā)現(xiàn),隨著焙燒溫度的升高,催化劑中的β-MnO2物相向α-Mn2O3物相發(fā)生轉(zhuǎn)化。在550°C焙燒得到的樣品主要由單一的α-Mn2O3物相組成。在低溫時(shí),NO主要以NO或亞硝酸鹽的形式儲(chǔ)存;而在高溫時(shí),主要以NO2或硝酸鹽的形式儲(chǔ)存。樣品的NO氧化活性呈火山形變化,在2

2、50°C時(shí)達(dá)到最大值92.4％。儲(chǔ)存反應(yīng)后α-Mn2O3物相與NOx間的鍵能較低,使得樣品在NO吸附/脫附循環(huán)測(cè)試中具有較高的循環(huán)再生性能。樣品中的表面活性氧在NO氧化反應(yīng)中起到關(guān)鍵作用;在NO氧化反應(yīng)中,表面活性氧首先與NO反應(yīng)生成NO2。同時(shí)當(dāng)表面活性氧被消耗時(shí),晶格氧與氣相O2可以對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)充;NO吸附和氧化反應(yīng)服從Langmuir-Hinshelwood機(jī)理或Eley-Rideal機(jī)理。與Mn2O3樣品相比,MnO2樣品在低溫時(shí)

3、的NOx儲(chǔ)存量較大,但其NO氧化能力較低,主要形成亞硝酸鹽物種。Mn3O4樣品具有一定的NO氧化能力,但由于其形成的硝酸鹽物種容易脫附,因此該樣品的NSR活性不佳。
　　為了提高催化劑的NSR性能,我們?cè)阱i基催化劑中添加了氧化鋁負(fù)載的貴金屬催化劑。考察了貴金屬種類對(duì)催化劑NSR性能的影響,研究發(fā)現(xiàn)貴金屬Pd和Rh與錳氧化物之間存在強(qiáng)相互作用,在預(yù)還原時(shí)容易導(dǎo)致Mn2O3物相被還原為Mn3O4物相,破壞催化劑的組成,從而導(dǎo)致催化劑N

4、SR活性降低。貴金屬Pt具有很高的氧化還原能力,在200°C時(shí)1.5Pt-Al-Mn催化劑具有很高的NSR活性,這得益于催化劑中Pt與Mn2O3之間的協(xié)同作用。通過(guò)對(duì)不同還原劑的考察發(fā)現(xiàn),采用H2為還原劑時(shí)催化劑的NOx轉(zhuǎn)化率可達(dá)100%,N2選擇性很高,達(dá)到98.6%。而C3H6的NOx轉(zhuǎn)化率為98.4%,N2選擇性只有53.2%。Pt的最佳負(fù)載量為1.5wt.%。
　　最后,探究了Pt負(fù)載錳基催化劑上的NSR循環(huán)反應(yīng)的機(jī)理。研