论文摘要
NOx储存-还原（NSR）法是消除稀燃NOx的一种有效方法。目前广泛研究的Pt/Ba/Al2O3催化剂体系抗硫性能差。本文以碱金属K代替碱土金属Ba作为储存剂、以TiO2-ZrO2复合氧化物代替Al2O3,制备了Pt/K/TiO2-ZrO2催化剂。详细考察了载体焙烧温度对催化剂储存、抗硫和再生性能的影响,同时考察了K负载量、储存剂种类和载体效应对催化性能的影响,并对储存机制进行了深入研究。NOx储存实验结果表明,随载体焙烧温度升高,催化剂对NOx的储存量呈先增大后减小的趋势,800oC焙烧时,催化剂具有最大的NOx储存量。N2吸附脱附、XRD、TPD和in-situ DRIFTS等结果表明,影响储存能力的直接因素是载体的表面性能和K物种形态,与比表面积大小无明显关系。随焙烧温度升高,载体由无定形结构转变为ZrTiO4晶体结构,B酸位转变为L酸位,表面酸量明显下降,同时,K物种由-OK键和氧化物逐渐转变为K2CO3。由不同K物种形成的硝酸盐的稳定性次序为:K2CO3>氧化物>-OK键。随载体焙烧温度升高,硫酸盐脱附温度提高,催化剂抗硫性能逐渐减弱。H2-TPR结果表明,载体于500oC焙烧的样品中硫酸盐从200oC左右开始分解,在500oC之前基本完全脱附,还原温度比传统催化剂Pt/Ba/Al2O3降低200oC以上;载体于650oC焙烧时完全脱附温度升至约610oC;800oC焙烧时,脱附峰温升至625oC。K物种的存在形式影响硫酸盐的稳定性,K2CO3的分解降低了硫酸盐脱附温度。载体于650oC焙烧的样品硫化再还原后,储存能力最强;但载体于500oC焙烧的样品再生性能最好,储存能力达到新鲜催化剂的90%。载体于500或650oC焙烧,Pt/K/TiO2-ZrO2催化剂能同时较好地兼顾储存和抗硫性能。K2CO3负载量（530wt%）与催化剂储存能力呈顺变关系,但负载量大,硫酸盐脱附温度高,抗硫性能下降,K2CO3负载量不宜超过15wt%。储存组分Li、K、Ba、Mg和Sr对催化性能有不同影响,K和Li是储存和抗硫性能兼顾的适宜选择。载体效应的研究表明,TiO2-ZrO2与储存组分的作用最强,抗硫性能最好;Al2O3载体上储存组分易形成较大颗粒且难以脱除硫酸盐,抗硫性能最差。DRIFTS结果表明,载体于500oC焙烧时,反应路径主要是NO直接氧化成硝酸盐以及歧化反应生成硝酸盐;于650oC焙烧时,反应路径主要是NO直接氧化成硝酸盐以及亚硝酸盐;进一步提高焙烧温度至800oC,反应路径主要为NO直接氧化成硝酸盐,并以三维方式向体相扩散。随载体焙烧温度升高,NSR催化剂的最佳储存温区向高温方向移动。
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摘要ABSTRACT第一章 研究背景简介1.1 全球变暖引起发动机的革命1.2 稀薄燃烧技术1.3 汽车尾气污染物及其排放标准x催化消除技术'>1.4 稀燃NOx催化消除技术第二章 文献综述2.1 三效催化剂2.1.1 三效催化剂工作原理2.1.2 三效催化剂的化学组成x催化消除技术'>2.2 稀燃NOx催化消除技术2.2.1 NO直接催化分解2.2.2 选择性催化还原（SCR）2.2.3 储存-还原催化技术2.2.3.1 NSR作用原理2.2.3.2 贵金属对催化性能的影响2.2.3.3 储存材料对催化性能的影响2.2.3.4 载体对催化性能的影响2.2.3.5 反应气氛和反应条件对催化性能的影响x反应路径和储存机理研究'>2.2.3.6 NOx反应路径和储存机理研究2.2.3.7 NSR催化剂硫中毒机理和抗硫性能的改进x同时消除技术'>2.2.4 碳烟（Soot）和NOx同时消除技术2.3 论文工作设计2.4 论文创新点2-ZrO2催化剂的结构特征和储存性能'>第三章 Pt/K/TiO2-ZrO2催化剂的结构特征和储存性能3.1 引言3.2 实验部分3.2.1 实验药品和试剂3.2.2 载体和催化剂制备方法3.2.3 载体和催化剂的表征3.2.3.1 X射线粉末衍射（XRD）3.2.3.2 比表面积和孔径分布（BET）3.2.3.3 程序升温脱附（TPD）3-TPD）'>3.2.3.4 氨程序升温脱附（NH3-TPD）3.2.3.5 热分析/热重（DTA/TG）3.2.3.6 原位红外（In-situ DRIFTS）x储存量的测定'>3.2.4 NOx储存量的测定3.3 实验结果和讨论2-ZrO2结构性能'>3.3.1 载体TiO2-ZrO2结构性能3.3.1.1 DTA/TG结果3.3.1.2 XRD结果3.3.1.3 BET结果3-TPD结果'>3.3.1.4 NH3-TPD结果3.3.2 载体焙烧温度对催化剂储存性能的影响3.3.2.1 催化剂BET结果3.3.2.2 XRD结果x在Pt/K/TZ-x催化剂的储存'>3.3.2.3 NOx在Pt/K/TZ-x催化剂的储存3.3.2.4 TPD结果3.3.2.5 原位DRIFTS结果3.4 本章小节2-ZrO2催化剂抗硫性能的影响'>第四章 载体焙烧温度对Pt/K/TiO2-ZrO2催化剂抗硫性能的影响4.1 引言4.2 实验部分4.2.1 实验药品和试剂4.2.2 载体和催化剂的制备4.2.3 载体和催化剂的表征4.2.3.1 X射线衍射（XRD）4.2.3.2 比表面积测试（BET）4.2.3.3 X射线光电子能谱（XPS）4.2.3.4 程序升温还原（TPR）4.2.3.5 透射电子显微镜（TEM）4.2.3.6 原位红外（In-situ DRIFTS）4.2.4 实验方法4.2.4.1 催化剂的预处理、老化和再生x储存量（NSC）的测定'>4.2.4.2 NOx储存量（NSC）的测定4.3 实验结果和讨论4.3.1 XRD结果4.3.2 BET结果2-TPR结果'>4.3.3 H2-TPR结果2-TPR结果'>4.3.3.1 硫化载体的H2-TPR结果2-TPR结果'>4.3.3.2 硫化催化剂的H2-TPR结果4.3.4 XPS结果4.3.5 DRIFTS结果4.3.6 硫化催化剂的再生性能4.3.7 催化剂的形貌4.4 本章小结2-ZrO2催化剂储存和抗硫性能的影响以及不同NSR催化剂储存和抗硫性能的比较研究'>第五章 K含量对Pt/K/TiO2-ZrO2催化剂储存和抗硫性能的影响以及不同NSR催化剂储存和抗硫性能的比较研究5.1 引言5.2 实验部分5.2.1 实验药品和试剂5.2.2 载体和催化剂的制备5.2.3 载体和催化剂的表征5.2.3.1 X射线衍射（XRD）5.2.3.2 比表面积测试（BET）5.2.3.3 热分析/热重（DTA/TG）5.2.3.4 程序升温还原（TPR）5.2.3.5 氨程序升温脱附（NH3-TPD）5.2.3.6 原位红外（In-situ DRIFTS）5.2.4 实验方法5.2.4.1 催化剂的预处理和老化x储存量（NSC）的测定'>5.2.4.2 NOx储存量（NSC）的测定5.3 实验结果和讨论5.3.1 K负载量对催化剂储存和抗硫性能的影响5.3.1.1 XRD结果5.3.1.2 BET结果5.3.1.3 DTG结果5.3.1.4 NSC结果2-TPR结果'>5.3.1.5 H2-TPR结果5.3.2 不同碱性组分对催化剂储存和抗硫性能的影响5.3.2.1 NSC结果2-TPR结果'>5.3.2.2 H2-TPR结果5.3.2.3 DRIFTS结果5.3.3 不同载体对催化剂储存和抗硫性能的影响5.3.3.1 XRD结果3-TPD结果'>5.3.3.2 NH3-TPD结果5.3.3.3 DTG结果5.3.3.4 NSC结果2-TPR结果'>5.3.3.5 H2-TPR结果5.3.4 K前驱体对储存和抗硫性能的影响5.4 本章小结2-ZrO2催化剂储存机理研究'>第六章 Pt/K/TiO2-ZrO2催化剂储存机理研究6.1 引言6.2 实验部分6.2.1 载体和催化剂制备方法6.2.2 催化剂和样品原位红外表征（In-situ DRIFTS）6.3 实验部分x在Pt/K/TZ-500 样品上的吸附'>6.3.1 NOx在Pt/K/TZ-500 样品上的吸附2在不同温度下的吸附过程'>6.3.1.1 NO/O2在不同温度下的吸附过程2吸附'>6.3.1.2 NO和NO/O2吸附6.3.1.3 NO在Pt/K/TZ-500 上的储存机理x在Pt/K/TZ-650 样品上的吸附'>6.3.2 NOx在Pt/K/TZ-650 样品上的吸附2在不同温度下的吸附过程'>6.3.2.1 NO/O2在不同温度下的吸附过程2吸附'>6.3.2.2 NO和NO/O2吸附6.3.2.3 NO在Pt/K/TZ-650 上的储存机理x在Pt/K/TZ-800 样品上的吸附'>6.3.3 NOx在Pt/K/TZ-800 样品上的吸附2在不同温度下的吸附过程'>6.3.3.1 NO/O2在不同温度下的吸附过程2吸附'>6.3.3.2 NO和NO/O2吸附6.3.3.3 NO在Pt/K/TZ-800 上的储存机理6.4 本章小结第七章 结论与展望7.1 结论7.2 展望参考文献发表论文和科研情况说明致谢
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标签：氮氧化物储存还原论文; 复合氧化物论文; 碳酸钾论文; 硫中毒论文; 结构表征论文;
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