论文部分内容阅读
NOx存储-还原(NSR)技术是一种可以脱除贫燃尾气中NOx的有效方法,最早由日本丰田汽车公司提出,近年来受到人们的广泛关注和重视。现阶段,NSR催化剂的研究主要集中在Pt-Ba-Al体系,该类催化剂在高温(>350℃)具有较好的脱除效率,但当温度降低时,贫燃阶段NO、不能有效的在催化剂上存储,从而降低了催化剂的NOx脱除效率。本论文采用等体积浸渍法制备了Pd/Mn/Ba/Al系列催化剂,考察了催化剂在不同温度点的存储活性及存储-还原循环中NO、的脱除效率,并用DRIFTS、TPD、TPSR等方法对表面吸附物种的形成及吸附物种的反应情况进行了研究,主要研究内容和实验结果如下：1.研究了NSR催化剂在不同温度点的NOx存储性能,结果表明：当Mn单独作为NOx存储组分时,其低温(30～300℃)具有较好的NOx存储能力,但400℃以上的NOx存储能力急剧下降。当Ba作为NOx存储组分时,NOx存储量随温度上升呈现：先上升再下降的趋势,并在400℃,达到最大NOx存储量。当Mn和Ba共同作为存储组分时,Mn的加入显著提高了传统Pd/Ba/Al催化剂低温段的NOx存储量,并在300℃至400℃的宽温度区间获得了850μmol·g-1的NOx存储量。2.研究了NOx在Pd/Ba/Al、Pd/Mn/Al和Pd/Mn/Ba/Al催化剂上的形成物种,结果表明：亚硝酸盐和硝酸盐是NOx在催化剂上存储的主要形式。随着吸附温度的升高(>300℃),硝酸盐为催化剂表面的主要NOx存储物种。在吸附温度为300℃时,Mn上的硝酸盐已经分解,故不能直接提供NOx存储位,但与Ba的协同作用,却促进了Pd/Mn/Ba/Al催化剂表面在低温(<400℃)硝酸盐的生成。3.以NOx吸附后在惰性气氛中的程序升温研究为手段,考察了Pd/Ba/Al、Pd/Mn/Al和Pd/Mn/Ba/Al催化剂上吸附的NOx物种的热稳定性,结果表明：亚硝酸盐的热稳定性较差,而以硝酸盐形式存储的NOx的热稳定性较高。由于存储在Mn上的NOx主要以亚硝酸盐形式存在,故热稳定性较差,存储在Ba上的硝酸盐的分解温度较高(>500℃)；由于Mn和Ba的协同作用,使得存储在Pd/Mn/Ba/Al催化剂上的硝酸盐的分解温度略有降低。4.通过对比Mn/Ba/Al、Pd/Ba/Al、Pd/Mn/Al和Pd/Mn/Ba/Al催化剂吸附NOx后在5% H2/Ar气氛中的TPSR结果表明：Mn对催化NOx还原的能力较差,但Pd的加入能显著降低NOx的还原温度。这对于催化剂在NOx存储-还原循环中的还原再生过程具有重要意义。5.考察了Pd/Ba/Al、Pd/Mn/Al和Pd/Mn/Ba/Al催化剂上NOx存储-还原循环脱除活性,结果表明：Pd/Ba/Al催化剂活性温度窗口很窄,NOx脱除效率仅在400℃较高,达到62%；Pd/Mn/Al催化剂的NOx脱除效率整体较低,但在300℃～400℃温度范围可获得30%的NOx脱除率；由于Mn的加入,Pd/Mn/Ba/Al催化剂的低温活性较Pd/Ba/Al催化剂有显著提高,300℃时,NOx脱除率提高了3倍多,由16%提高至53%。