论文部分内容阅读
随着全球能源危机的加剧,动力性更强、经济性更好的柴油车和贫燃汽油车的使用量大大增加。在燃烧过程中加入过量空气,既提高了燃油的经济性,同时也显著降低了碳氢化合物(HC)和CO的排放量。但在富氧条件下,利用常规的三效催化剂很难有效地脱除NOx。因此,如何在贫燃条件下催化净化NOx已成为当前必须面对的问题。选择性催化还原NOx的反应中,要求催化剂不仅具有热稳定性好、使用寿命长的特点,而且需要再含有大量水分的湿热气氛中依然可保持良好的催化活性。催化剂的载体性能对催化剂的活性和使用寿命影响较大。汽车发动机的实际工况要求车用催化剂的载体必须满足,排气阻力小、升温快、耐高温、低热膨胀系数、高机械强度、质量轻、安装方便等条件。基于此,本文选择堇青石为催化剂载体,以氧化铜为铜源,采用一步水热合成法制备了Cu-SAPO-34/堇青石整体式催化剂。采用XRD、SEM、TG-DTG、ICP、XPS等手段对催化剂进行了表征,模拟实际柴油车和贫燃汽油车尾气的操作条件,分别以丙烷和氨气作为还原剂,评价了整体式催化剂的脱硝(deNOx)性能。通过实验研究得到以下几方面的结果：(1)一步水热合成法在合成分子筛时将硅源和杂原子源同时加入到合成体系中,使得杂原子可以进入到分子筛的骨架中,明显提高分子筛中杂原子的含量。一次合成的Cu-SAPO-34分子筛在堇青石载体上的负载量可达到22%左右。堇青石蜂窝陶瓷载体表面的Cu-SAPO-34分子筛与其结合具有一定的牢固度,超声波处理60min后,催化剂的损失率低于1%。(2)制备的整体式催化剂对柴油机车尾气表现出较高C3H8-SCR的脱硝活性。适当增加C3H8浓度、降低O2浓度或空速都有利于NOx-SCR活性的提高。在原料气中添加10%的水蒸气后,NOx转化率降低,加水停止后,催化剂活性可部分恢复。在NH3-SCR中,活性组分铜的添加对催化剂的催化活性有明显的促进作用。空速的降低有利于NOx-SCR活性的提高,但其对催化剂的活性影响并不明显。向原料气中添加大量的水蒸气,在一定程度上抑制了催化剂的活性,但若同时存在少量的SO2气体,则在一定程度上促进了催化剂活性的提高。(3)催化剂经过热处理之后,其晶体结构和表面性质基本没有发生变化。在550℃下,经过25小时的实验,催化剂仍然能够保持较高的催化活性和水热稳定性,整个反应时间内NOx的转化率都保持在80%以上