柴油车尾气净化铂催化剂的试验研究
柴油车尾气中NOx净化的催化剂
高
好
100
80
NOx转化率 / %
eta
20
Fe-Mordenite
Fe-Ferrierite
Fe-Y
0
Fe-4A
100
200
300
400
500
600
温度 / oC
图1. 不同分子筛催化剂上NH3-SCR反应活性
反应条件：NH3 1000 ppm, NO 1000ppm, O2 5%, He为平衡气，空速1.9×105 h-1。
金属氧化物催化剂在 NH3-SCR 反应中表现出了较好的催化活性，燃煤电站装配的 NH3-SCR 催化剂一般将 V2O5 负载于具有锐钛矿结构的 TiO2 上，并掺杂 WO3 或 MoO3 进行 改性，以 V2O5-WO3/TiO2 研究及应用较多。由于在固定源 SCR 技术中的成功应用，研究者 期待能将 V2O5-WO3/TiO2 催化剂用于柴油车尾气 NOx 净化。柴油车尾气净化中普遍采用颗 粒物捕集器（DPF）以去除碳烟颗粒物，DPF 一般采用电加热法进行再生，而再生时碳烟燃 烧会导致尾气温度达到 800℃以上。这样的高温情况下，V2O5/TiO2 催化剂的性能往往发生 一定变化，从而限制了其在柴油车尾气 NOx 净化的实际应用。比如 V2O5/TiO2 催化剂易氧 化 SO2 生成 SO3，主要活性组分矾为剧毒物质在 650℃以上时易挥发形成二次污染、550℃ 以上时催化剂载体二氧化钛晶形发生转变导致催化剂失活和选择性降低等。
NH3-SCR 催化剂是 SCR 技术应用过程中重要的组成部分，其催化性能直接影响到 SCR 系统的整体脱硝效率。NH3-SCR 催化剂的投资占据了 SCR 系统初期建设成本的 20%，运营 期催化剂的更换与还原剂的消耗是 SCR 系统运行费用的最主要来源。从目前研究和应用情 况来看，机动车尾气净化中使用的 SCR 催化剂主要包括两类催化剂：金属氧化物催化剂和 分子筛催化剂。
纯铂催化剂
《纯铂催化剂》纯铂催化剂，那可真是个神奇的玩意儿。
咱先说说铂，铂这东西可金贵啦。
它就像化学世界里的贵族，闪着那种低调又奢华的光泽。
纯铂就更不得了，那纯净度，就像一个出淤泥而不染的仙子。
纯铂催化剂在化学反应里那作用可大啦。
好多反应没它就不行，或者进行得特别慢。
就像一场比赛，没有它这个给力的啦啦队，运动员们都没劲儿跑快。
比如说在汽车尾气处理这事儿上，纯铂催化剂可立大功啦。
汽车尾气里那些有害物质，像一氧化碳啦、碳氢化合物啦、氮氧化物啦，多讨厌啊。
但是有了纯铂催化剂，就能把这些坏家伙变成无害的东西。
一氧化碳能变成二氧化碳，氮氧化物也能变成氮气和水之类的。
这就像把一群小恶魔变成了小天使，让空气变得干净多啦。
在石油化工领域，纯铂催化剂也有大用处。
石油加工的时候，那些复杂的化学反应，有了纯铂催化剂就像有了魔法棒。
它能让化学反应朝着我们想要的方向快速进行，生产出我们需要的汽油、柴油、润滑油啥的。
要是没有它，石油加工就像没头的苍蝇，不知道会搞出啥玩意儿来。
制药行业也离不开纯铂催化剂呢。
合成药物的时候，有些反应步骤特别难搞，就像拼图少了关键一块。
纯铂催化剂一来，嘿，问题就解决啦。
它能帮助合成那些复杂的药物分子，让制药的效率大大提高。
说不定我们吃的一些救命药，就是靠纯铂催化剂帮忙才生产出来的呢。
不过纯铂催化剂也有小脾气哦。
它对反应条件有时候可挑剔啦。
温度得合适，要是温度太高或者太低，它可能就不好好干活啦。
就像人一样，太热了没力气，太冷了也不想动。
还有反应环境的酸碱度啥的，也得符合它的要求，不然它就罢工。
而且纯铂这东西太贵重了，用它当催化剂成本可不低。
就像请了一个超级大牌明星来干活，得花好多钱呢。
所以科学家们也在想办法，怎么能让纯铂催化剂用得更省，或者找到一些替代品。
但是目前来说，它的地位还是不可撼动的。
在实验室里，研究人员用纯铂催化剂的时候可小心啦。
就像捧着宝贝一样，一点点地操作。
因为要是不小心把它弄坏或者弄丢了，那可就麻烦啦。
柴油车尾气净化再生催化剂的研究与制备
a nd Geochem ica l Explora tion Institu te, Shandong J ina n 250013 China )
排放是汽油车的几十倍 [2 ] ,这些颗粒物悬浮于大气人 们的呼吸层高度内 ,能深入至肺泡 ,且不易排出体外 , 对人体呼 吸系统危害很大 ,可以引起 慢性肺病 ; 微粒 还能吸附多种 有机 化合物 , 这些 有机 物具 有诱 变作 用 ,其组分的 90%以上为致癌物质 ,即柴油车尾气中 的 PM 是柴油机尾气控制的重点 。
中图分类号 : X734. 2
文献标识码 : A
Resea r ch an d p r epara t ion on d iesel exha u st p ur ify in g r egen er a ted ca ta ly st
ZHANG Le–
1
jin
,
LV
X ia o
-
2
zhou
(1. J inan U nive rsity, Sha ndong J ina n 250022 China; 2. Shandong Geophysica l
针对柴油车尾气的排放状况和其主要污染物的形成机理系统地介绍了用于处理柴油车尾气主要颗粒物pm的纳米颗粒催化剂的发展和研究概况以及其中比较热门的铁纳米颗粒催化剂的实验室制备通过对铁纳米颗粒的初步制备成功为进一步尝试合成单分散纳米颗粒奠定了初步基础
柴油车尾气净化再生催化剂的研究与制备
张乐进 1 ,吕晓舟 2 ( 1. 济南大学 ,山东 济南 250022; 2. 山东省物化探勘查院 ,山东 济南 250013)
燃油添加剂也称为燃油可溶性催化剂 (燃油再生 催化剂 FBC) ,最常用的燃油催化剂中含有 : 铁 、铈 、铜 和铂 。燃烧后生成的金属氧化物对 PM 起催化作用 , 降低其着火温度 ,从而达到在正常排气温度过滤体的 自行再生。
柴油机尾气处理装置_DPF_的试验研究
文献标识码: A
An experim ental study of improving the diesel particulate filter
ZHANG Yong1, ZHANG Chun- ling2, L IU L u-ning3, et al.
( 1. Schoo l o fM echan ica l and E lectr ica l Eng ineering, Shandong Jianzhu U niversity, Jinan 250101, Ch ina; 2. Jinan Eng ineer ing V oca tiona l T echnical Co llege, Jinan 250200, China; 3. School o fM echan ica l Eng ineer ing, Jinan U n iversity, Jinan 250022, Ch ina )
张勇 1, 张春玲 2, 刘鲁宁 3, 许伯彦 1, 齐运亮 1
( 1. 山东建筑大学 机电工程学院 , 山东 济南 250101; 2. 济南工程职业技术学院, 山东 济南 250200; 3. 济南大 学 机械工程学院, 山东 济南 250022)
摘要: 我国目前使用的柴油含硫量高, 易造成贵金属 催化剂 失效。针对 这一问 题, 设 计开发 了两种 适用于 高含
收稿日期: 2008- 11 - 10 基金项目: 山东省科技攻关计划项目 ( 2007GG B01123) 作者简介: 张勇 ( 1982 - ), 男, 山东威海人, 山东建筑大学机电工程学院在读硕士, 主要从事柴油机尾气净化研究.
第 1期
张勇等: 柴油机尾气处理装置 ( DPF )的试验研究
强制再生式 DPF 的碳烟颗粒过滤材质是一种 专门的碳化硅纤维无纺布, 并在滤芯内部装置加热 丝。加热时接汽车蓄电池和发动机同时对电热丝提 供电源。当排气背压达到限定值时, 通过控制单元 控制自动进行再生, 利用加热时产生的热量使捕集 的碳烟进行燃烧从而保持连续的捕集工作。
柴油车尾气净化NOx催化剂的研究进展
和Ｐ Ｍ（ 颗粒 物 ） 带 来 的环境 污 染 ， 成 为制 约柴 油 车
２ ． １ ． ３分子筛催 化剂
柴油 车 与汽 油 车相 比 ， Ｈ Ｃ、 Ｃ Ｏ、 Ｃ Ｏ 排放 量 低 ，
２ ． １ ． ２ 金 属 氧 化 物 催 化 剂 广 泛 应 用 于 固定 源燃
是一种经济 、 节能 、 高效率的动力系统。以其 良好
的燃 油 经 济 性 、 动力性 、 耐 久 性 等优 点 ， 在 大 功 率 车辆 如 大型 客 车 、 大 型货 车 上得 到 广泛 应用 。柴 油机是环境友好型发动机 ， 并 能 够 作 为 生 物 柴 油
和 阳 光燃 料 等 可 再 生 燃 料 的 最 佳 平 台 ， 具 有 良好
煤烟气脱硝的ＷＯ ， 或者Ｍ ｏ Ｏ ， 掺杂的Ｖ ： Ｏ ／ Ｔ ｉ Ｏ 催化 剂， 被 引入 柴油 车尾 气 的 Ｎ Ｏ 控 制 领域 。虽然 该催
化剂可在 ３ ０ ０ ～ ４ ０ ０ 范 围 内脱 硝 效 率 超 过 ９ ０ ％且 具有较强抗硫能力 ， 但 应 用 于 柴 油 车 为 其 脱 硝 存
径为 ０ ． ３ ８ ｎ ｍ Ｘ ０ ． ３ ８ ｎ ｍ， 属 于小孑 Ｌ 分子筛 。 ） 为载体
的Ｓ Ａ Ｐ Ｏ 一 ３ ４和 Ｓ Ｓ Ｚ 一 １ ３ 所 担 载 的 活性 组 分 主 要 是 Ｃ ｕ 。 该 ２种 催 化 剂 都 表 现 出 良好 的 催 化 活 性 。 Ｃ ｕ — Ｓ Ａ Ｐ Ｏ 一 ３ ４ 催化 剂 ， 在Ｓ Ｃ Ｒ反 应 中具 备 较好 的水 热 稳 定 性 和抗 Ｓ Ｏ ： 中 毒 能力 。有 望 继续 优 化 后 在
减少大型柴油机车尾气净化催化剂中铂族金属用量
化剂被开发 出来，并有部分销售。
更高功率的激光器被优化后可产生用现有的技术难以获得的彩色激光。 Ｍ￣ｑ ｍｅ ｍ 大学的Ｒｃａ ｌ ｅ和国防科学和技术组织的Ａ ｅａｄｒ ａｅａ ｉ ｒ Ｍｉ ｒ ｈｄ ｄｎ ｌ ｎｅ ｂｌ 研发 了这台 ｘ Ｓ ｌ 设备 ，其详情在光学协会［ｐ ｃ ｏｉｙ（ Ｓ ）ｗ 血ｇ ｌ杂志 “ Ｏ ｔａ Ｓｃ ｔ Ｏ Ａ ， ｉｌ ｅ ｔ】 ｏ 的 ｎ 光学通讯”上已有报
道。 现有的拉曼激光器使用硅 晶体、硝酸钡或金属钨酸盐来增强泵激光器产生的光。与这
些材料比较，单晶金刚石具有较高的光增益 （ 增强的能力）以及较大的热导，是大功率应 用的理想材料 。金刚石晶体发 出的光的波长范围更宽，且各种波长 的光都有其特殊的应用。 （ 黄文梅 摘译）
减 少大型柴油机车尾气净化催化剂 中铂族金属用量
日本产业技术综合研究所纳米管应用研究中心， 通过对单层碳纳米管 （ Ｎ ） Ｃ Ｔ 进行氧化 处理，成功开发出比表面积增大至 ２４ｍ ／ ２０ ２ ｇ的纤维状材料。用该材料试制的电极用于 电容 器，可使电容器能量密度达 ２ ． ／ ，功率密度达 ９ ． Ｗ／ ，比用活性炭电极的电容器 ４ Ｗｈ ｇ ７ ｋ ８ｋ ｋ ９ ｇ 分别提高 １ 倍和 ２８ ． ５ ．倍。该材料有望用于电动汽车用 电容器等蓄电器件。 作 为 纤维 状材 料 的原料一 单层 Ｃ Ｔ 是用 产业技 术综 合研 究 所开发 的一种称 为 Ｎ ｓ ｅ ｇｏ ｔ 的 Ｃ Ｄ法制成的。 ｕ ｒｒ ｈ ｐ－ ｗ Ｖ 用这种方法可高效制备具有垂直配 向结构的单层 Ｃ Ｔ Ｃ Ｔ Ｎ （Ｎ 丛） 。与普通单层 Ｑ盯 相 比，具有直径大、纯度高的特 点。为增大比表面积，对 Ｑ汀 丛进 行氧化， 使其端部及侧壁开孔 。 高温氧化是在干燥的空气中进行 （ Ｉ ｍ ｎ 以 ＊ ｉ 的速度加热至 Ｃ／ ３０ ３０ ） ５－ ０ ℃ 。可通过 改变加热 温度 控制开 孔直径 的大 小 。经 过加热 至 ５ ０ 的开孔处理 后 ， ４ ０℃ 比表面 积 可达 ２４ａ２ ， 比市售 的多孔 二氧化 硅 （ ２０１ｇ ／ 比表面积 约 ７０ｎ＝ ）及 活性炭 （ ５ １ 比表
铂在碳减排中的应用
铂在碳减排中的应用-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述:碳减排是全球应对气候变化和环境污染的重要举措之一。
在碳减排技术中，铂作为重要的催化剂，发挥着重要的作用。
本文将重点介绍铂在碳减排中的应用，并探讨其在汽车尾气处理、工业废气处理以及能源转换等领域中的重要性、优势、挑战和未来发展。
铂具有许多独特的特性，如高催化活性、良好的耐杂质性以及稳定性等。
这些特性使得铂成为一种理想的催化剂，能够有效地促进碳减排反应的进行。
在汽车尾气处理中，铂催化剂可将有害废气中的氮氧化物、碳氢化合物和一氧化碳等有害物转化为对环境无害的物质。
在工业废气处理中，铂的催化作用可将含硫化合物和有机污染物转化为无毒、无害的物质，降低环境污染。
在能源转换方面，铂可以促进燃料电池中的氢氧化反应，实现高效能源转换。
尽管铂在碳减排中具有重要的作用，但其应用也面临一些挑战。
首先，铂是一种稀有贵金属，其价格较高，限制了其在大规模应用中的可行性。
其次，铂催化剂还存在失活和腐蚀等问题，需要进一步改进催化剂的稳定性和耐用性。
此外，铂催化剂的生产过程也需要优化，以降低对环境的影响。
然而，随着科技的不断发展和碳减排意识的增强，铂在碳减排中的应用仍有巨大的潜力。
未来，可以通过开发新型的铂基催化剂、改善催化剂的稳定性和活性，以及降低铂的成本等方式来解决上述挑战。
同时，还可以通过加强国际间的合作与交流，进一步推动铂在碳减排领域的研究与应用。
综上所述，铂作为一种重要的催化剂，在碳减排中发挥着重要的作用。
了解铂的特性、应用和面临的挑战，对于进一步推动碳减排技术的发展具有重要意义。
在未来，我们有信心通过不断的研究和创新，克服挑战，实现铂在碳减排中的更广泛应用，为构建清洁、可持续的环境做出贡献。
1.2 文章结构文章结构是整篇文章的骨架，它有助于读者更好地理解和组织信息。
本文分为引言、正文和结论三个部分，每个部分都有具体的内容目标。
引言部分主要是对文章主题进行概述，同时介绍文章的结构和目的，让读者对整篇文章有一个整体的认识。
柴油发动机尾气后处理技术的运用研究
柴油发动机尾气后处理技术的运用研究摘要：近年来，我国经济迅速发展，但与此同时，我国也面临着严重的环境污染问题，这是最严重的问题。
为了解决一系列环境问题，主要是因为内燃机排放量低于标准，政府制定了内燃机排放标准和减少污染。
为此，有关技术人员必须对柴油机进行改造，使其排气符合排放标准。
本文件主要分析了SCR技术在柴油机废气处理方面的现状并分析了未来的趋势。
关键词：柴油发动机；排放；控制技术随着社会的发展和对生产力的需求的增加，柴油发动机已成为越来越受欢迎的重要生产和运输来源。
合理利用柴油发动机运行过程中产生的废气是人类和环境安全的责任这是一个重要的改进柴油机本身。
随着相关标准的提高现有的EGR技术不再符合相关的排放要求SCR技术的传播和应用是科学发展的正确步骤。
1、相关概述SCR基本原则。
这一技术主要用于加热和再生时注射和修复尿素，从而能够处理物质，因此，由于加热，氮氧化物的排放转化为氮和水，以便最终达到既定的排放标准。
该系统包括尿素水箱、各种测量仪器、喷雾器和相关的传感器。
按照排气后工作原则，先将烟道混合，然后再配尿素，喷雾器将尿素溶液喷淋，然后尿素会在高温下分解成氨，然后在催化剂中还原为氮氧化物最后是氮，大量的氨，自然，将转换为氮。
防止泄漏。
这一技术的主要优点是它不会对硫磺敏感，特别是100升。
然后，它的尾矿处理需要5升尿素在水溶液。
该系统主要通过电池满足其基本的电力需求，只有在有电的情况下才能加热；然后，相应的阀门取代空气，以确保气体的化学反应具有一定的空间和时间。
在这一系统中，污染物的排放可减少到最低限度，因此，技术人员应当能够根据系统的基本运行目标和要求合理地操作该系统。
为了明确界定该系统的运作原则，必须提高其运作效率，为了确保符合目前的排放标准。
然而，目前这一技术主要适用于长途卡车，这些内燃机本身费用相对较高，需要大量的安装设施因此难以在某些内燃机上使用。
今后需要简化和整合其设备以确保其在各种运输工具上的使用。
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贵金属配方设计/ (g·L - 1) Pt , 0. 7 Pt , 0. 7 Pt , 0. 7 Pt , 0. 7 Pt , 0. 7
海泡石是一种天然纤维状含水的镁硅酸盐粘土矿 物 , 在其结构单元中 , 硅氧四面体与镁氧八面体相 互交替 , 具有层状和链状结构的过渡型特征 。其理 想结构式可表示为 Si12O30Mg8·(OH) 4 (H2O)4 ·8 H2O , 其特殊结构 决定了它具有良好吸附 性、流 变性和 催化活性 , 具有类分子筛的特性 , 可作为一种新的 低温下柴油机催化剂 HC 捕集材料[8] 。
催 化 剂涂 层 材 料 一 般 由 Al 2O3 , TiO2 , SiO2 , ZrO2 , Ce2O3 , La2O3 等耐热无机金属复合氧化物组 成 , 作为活性组分 的担体主要为催化反应 提供活 性表面 , 要求它具有大的比表面积 、良好的高温热 稳定 性和 选 择吸 附性 。贵 金 属 Pt , Pd由 于 对 CO ,
关键词 : 柴油车 ; 催化剂 ; 净化 中图分类号 : O643. 36 ; TQ426. 96 文献 标识 码 : A 文章编号 :0258 - 7076(2005) 04 - 0485 - 05
近年来 , 随着石油资源的短缺 , 温室效应的加 剧 , 燃油经济性好 (比汽油机低 30 %左右) 、温室气 体 CO2 排放少 (比汽油机低 30 %左右) 、安全性能 高的柴油车 逐渐受到重视 , 汽车正逐渐 向柴油化 方向发展。据专家预测 , 1995～2007 年全球汽车产 量将从 4900 万辆增至 6400 万辆 , 其中汽油车增加 22 % , 柴油车增加 58 %[1 ] 。我国汽车工业“十五”规 划也明确指出 : 提高柴油载货车、轻型柴油客车的 比重 , 中型车要全部实现柴油化。柴油轿车 、柴油 微型车生产 开始起步 , 柴油车占总产量 的比重从 2000 年的 29. 7 %提高到 2005 年的 35 %左右 , 今后 3 年内柴油车产量比重将快速增长 。然而与汽油车 的发展相比 , 柴油 车在污染控制技术方 面则要相 对落后 , 20 世纪 90 年代以前主要依靠机内净化技 术 , 但随着柴油车的快速发展和污染的日益严重 , 机内净化技术已远不能满足日趋严格排放法规的 要求 , 又开 发了氧化催 化技术 、颗粒 捕集技 术和 NOx 选择催化还原技术等柴油车尾气后处理技术 , 目前以氧化催化技术较为成熟应用也较为广泛。 本文根据柴 油机尾气排放特点 , 进行了 柴油机尾 气净化氧化 催化剂配方设计研究 , 制备 了催化剂 并进行了相 关试验研究 , 所制备的催化 剂装车匹 配后能满足国家现行排放标准 GB18352. 222001 (等 同于欧洲 2 号排放标准) 的要求 。
图 3 柴油机催化剂性能影响因素 Fig . 3 Influencing facto rs about the diesel catalyst cap ability
4 期 杨冬霞等 柴油车尾气净化铂催化剂的试验研究 48 7
HC 良好的低温起 燃活性 及具备 对 SOF 的净 化能 力 , 而成为柴油机氧化催化剂的主要活性组分 , Pd 催化剂的低温氧化活性比 Pt 要略差 , 但具有较好 的抑制硫酸盐 物质生成 的能力 ; Pt 催 化剂对 CO , HC 和 SOF 具有较好的低温活性 , 同时也具有较高 的 SO2 氧化活性 , 高负载量的 Pt 催化剂可解决柴 油机尾气净 化低温氧化的问题 , 但同时 也会造成 大量硫酸盐物质的生成增加颗粒物排放 ;可通过降 低负载 、添加助 剂和应用耐硫酸盐的涂 层材料等 方法来综合解决[2] 。 1. 3 催化剂配方设计
(4) 硫含量高 。柴油中硫含量较高 , 使得尾气 中 SO2 含量高 , 极易氧化为硫酸盐颗粒物质增加颗 粒物的排放 , 同时硫的存在还会导致催化剂中毒 , 抑制催化剂对 CO , HC 的氧化活性 , 因此必须增加
图 1 柴油车尾气成分 Fig. 1 Composition of diesel exhaust
在美国康塔公司 NOVAe2000 型比表面积分析 仪上对所制得的涂层材料的比表面积的热稳定性 进行表征 ;在实验室配气模拟装置上进行催化剂转 化效率和起燃温度测试 ; 在奥地利 AVL 公司 CEB2 Ⅱ型汽车排气分析仪上测量催化剂前后气体浓度 , 计算转化率 ; 在柴油发动机台架上进行催化性能评 价 ; 在柴油车转鼓试验台上进行催化转化器整车性 能评价 。
摘要 : 根据柴油车尾气排放特征和催化剂性能影响因素 , 进行了柴油机尾气净化铂催化剂配方设计 , 采用比表面积表征和实验室小样评价方 法进行了初步配方筛选 , 制备了氧化型催化剂 , 并在柴油机台架和整车转鼓上进行了相关匹配试验研究 。研究结果表明 , 所制备的 催化剂具 有较好的催化性能 , 实际装车匹配后能满足国家标准 GB18352. 222001 要求 , 该产品现已批量提供市场 。
1 催化剂配方设计
1. 1 柴油车尾气排放特征及对催化剂的性能要求 柴油车氧化催化技术其基本原理与汽油车相 同 , 利用排气中的 氧在催化剂的作用下发 生氧化 反应 , 将排气中的 CO , HC 以及颗粒物中的可溶性 有机组分 SOF 转化为 CO2 和 H2O , 从而达到降低污 染的目的 。由于燃烧方式和原理的不同 , 柴油车尾 气排放特征与汽油机有很大不同 (图 1 表示了柴油 车尾气中主要成分组成) , 也对催化剂的性能和配 方设计提出了新的要求 :
第
29 卷 第 Vol. 29 №.
4 4
期
CHINESE
稀 有 金
JOURNAL OF
属
RARE
METALS
2005 年 8 月 Aug. 2005
柴油车尾气净化铂催化剂的试验研究
杨冬霞1 ,2 3 , 曹秋娥2 , 赵云昆1 , 计永波1
(1. 昆明贵研催化剂 有限责任 公司 , 云 南 昆明 650101 ; 2. 云南大 学化学 与材 料工程 学院 , 云南 昆明 650091)
如前所述 , 根 据柴油机尾 气排放特征 和对催 化剂性能的 要求 , 综合考虑了催化剂性 能的影响 因素 , 确定以贵金属 Pt 催化剂 为研究对象 , 着重 从涂层材料的选择角度来进行催化剂配方设计。
已有的研究表明 ,γ2Al2O3 是最常用作催 化剂 涂层的材料 , 其具 有大的活性比表面积 和多孔结 构 , 但它热稳定性差常添加 Ce2O3 , La2O3 等稀土氧 化物提供其 储氧性和高温热稳定 性。作 为碱土金 属氧化物的 BaO , 其在高温下可与 Al2O3 发生固相 反应 , 生成尖晶石结构的 BaAlO4 , 抑制 Al2O3 的相 变提高其热 稳定性 , 同时 BaO 的 引入可提高 Pt/ 2 Al2O3 催化剂的 CO 氧化活性 , 这可能是 因为载体 碱性的提高 , 使得载体给电子能力增强 , 电子向负 载的金属铂上迁移 , 导致铂的电子云密度增大 , 当 吸附 CO 后 , 电子云又向 CO 迁移 , 削弱 了 C = O 键 , 从而有利于 CO 的氧化[3] 。TiO2 和 SiO2 也是常 用的涂层材料[4 ,5] , 虽然它们的储氧性能和比表面积 均不如γ2Al2O3 , 但其硫酸盐吸附量是氧化铝的 1/ 4 以下 , 是不易吸附硫酸盐的材料[6] , TiO2 与金属之 间强烈的相互作用 (SMSI 效应) 使得其具有优良的活 性和选择性 , SiO2 则具有较好的低温下 HC 捕集能 力 , 非常适于用作柴油机氧化催化剂的涂层材料[7] 。
(2) 排气温度低 。通 常柴油机排 气温度较低 , 图 2 是 1 台 2. 5 L 的直喷柴油机在欧洲排放测试循 环工况条件 下的排温情况[2] , 可以 看出其排温 即
收稿日期 : 2005 - 05 - 10 ; 修订日期 : 2005 - 07 - 20 基金项目 : 国家 863 引导计划项目 (2004AA001430) 作者简介 : 杨冬霞 (1975 - ) , 女 , 云南大理人 , 高级工程师 ; 研究方向 : 汽车尾气催化净化 3 通讯联系人 ( E2mail : catalyst @ipm. com. cn)
据此 , 设计了 5 个催化剂配方进行试验 , 如表 1 所示[9～11] 。
2 试验部分
2. 1 催化剂的制备 按设计的 配方制 备不 同组成 的系 列涂层 料 ,
并球磨调制成一定 pH 和一定浓度的料浆备用 ; 催 化剂载体选择美国康宁公司 生产的 400 孔堇青石 蜂窝状陶瓷载体 ;用浸渍法将制好的涂层料涂敷到 载体上 , 经多次烘干 、煅烧后 , 达到所需负载 量 ; 再取贵金属铂 (氯铂酸或其他) 的化合物溶液以定 量吸附法负 载到涂层上 , 通氢气还原后得 到所需 不同配方系列的催化剂样品。 2. 2 性能测试方法
48 6 稀 有 金 属 29 卷
使在高速的郊区工况也仅为 300～400 ℃, 远较汽 油机为低 , 这就对催化剂的低温氧化活性 , 尤其是 低温下 HC 和 SOF 的净化能力提出了要求 。
(3) 颗粒物质排放高 。柴油机尾气中颗粒物的 组成占总组成的 0. 09 %(图 1) , 是汽油机的 50 倍 。 主要包括 3 种基本物质即 : 干碳颗粒、吸附凝结了 大量碳氢化合物的碳微粒 ( SOF) 和硫酸盐物质 , 这 些颗粒物非常微小 , 直径仅为 0. 01～0. 8μm , 极易 吸入人体危害人类健康 。但是 , 由于颗粒物质小不 易收集 , 而碳烟的燃烧温度又较高 (约 800 ℃) , 增 加了其净化 技术的难度 , 寻找合适的催 化剂降低 其燃烧温度也就显得尤为重要 。
(1) 尾气中氧含 量高 。由于燃烧 方式的不同 , 柴油机压缩 比和缸内燃烧压力均高 于汽油机 , 而 平均混合气 浓度和燃烧温度又低于 汽油机 , 这就 使得柴油机 总是在富氧条件下工作 , 其过 量空气 系数可在 1. 2～ ∞之间变化 , 根据发动机设计的不 同 , 柴油机尾气中氧含量一般为 3 %～17 % , 这样 的条件有利于 CO , HC 氧化反应的进行 , 但同时也 会使得排气中的 SO2 氧化为 SO3 进而生成硫酸 盐 物质 , 反而增加颗粒物的排放 , 这就要求催化剂具 有选择性和抑制硫酸盐物质生成的能力 。