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根据国内外去除柴油车排气中颗粒物和氮氧化物催化剂的研究现状,采用共沉淀方法制备了Pt/LaMnO<,3>、Pd/LaMnO<,3>、Rh/LaMnO<,3>、Au/LaMnO<,3>、Ru/LaMnO<,3>等贵金属复合钙钛矿催化剂体系。
催化剂的程序升温氧化(TPO)活性测试结果表明,对未添加催化剂,碳颗粒物燃烧除了生成大量的CO<,2>外,还有微量的CO生成,添加催化剂后,未检测到CO的生成。与钙钛矿催化剂比较,添加不同的贵金属,对碳颗粒物的催化氧化具有不同的活性。其中,Pd(0.5%)/LaMnO<,3>催化剂对颗粒物的低温催化氧化方面具有良好的效果,使碳颗粒物的起燃温度、峰值温度和燃烧完毕温度分别降低20℃、40℃和60℃。根据催化剂表征推测,可能是钙钛矿的结构形式促进了Pd粒子的分散;同时根据文献中O<,2>-TPD发现,在钙钛矿催化剂表面添加Pd后,催化剂表面的晶格氧增多,促进了颗粒物的燃烧。而金复合钙钛矿催化剂对氮氧化物的还原显示了优良特性,在钙钛矿催化剂作用下,NO被O<,2>氧化为吸附态的N0<,2><->,该状态的NO<,2><->在催化剂Au表面与颗粒物发生反应,由于催化剂的作用,使反应的活化能大大降低,从而加速了NO的还原和颗粒物的氧化过程,得到目标产物CO<,2>和N<,2>。实验机理分析表明,在钙钛矿上负载活性贵金属,促进了NO和O<,2>的吸附活化以及诱导作用从而增加了催化剂的活性。
催化剂的表征XRD、SEM、BET、TEM、IR和TPR等表明,根据XRD,LaMnO<,3>特征衍射峰符合钙钛矿结构,贵金属的加入没有改变LaMnO<,3>的钙钛矿结构;由SEM图可以看出,LaMnO<,3>催化剂颗粒分布均匀;根据BET,添加贵金属后,钙钛矿的比表面积有所下降;由TEM图可以看出,部分添加贵金属催化剂出现稍许团聚甚至烧结的状况;根据IR,在波数600cm<-1>附近,出现了Mn-O伸缩振动模v<,3>,经过反应前后,已经添加贵金属前后,该波的吸收峰强度和宽度变化不大;由H2-TPR,贵金属的添加都不同程度的使低温还原峰向低温区移动,使催化剂的还原性能有不同程度的增加。