柴油車尾氣污染物中NO_x與PM的比例較高,而目前柴油車尾氣凈化催化劑在低溫對(duì)NO_x與PM去除活性不理想。因此開發(fā)高性能的NO_x與PM同時(shí)去除催化劑是重要趨勢(shì)。而鑭鈷鈣鈦礦催化劑對(duì)PM與NO_x凈化方面有較好的催化活性,是一種十分有潛力的催化劑。為了開發(fā)高活性的同時(shí)去除NO_x與PM催化劑,在本文中對(duì)鑭鈷鈣鈦礦催化劑進(jìn)行改性研究。本文主要研究?jī)?nèi)容:1)考察鑭鈷鈣鈦礦催化劑A位摻雜金屬以及摻雜量對(duì)催化劑性能的影響。并在此基礎(chǔ)上研究絡(luò)合劑添加量、焙燒條件對(duì)A位摻雜催化劑凈化NO與PM活性的影響。2)考察鑭鈷鈣鈦礦催化劑B位摻雜金屬以及摻雜量對(duì)催化性能的影響。在此基礎(chǔ)上研究催化劑焙燒條件對(duì)B位摻雜催化劑凈化NO與PM活性的影響。3)考察金屬A、B位同時(shí)摻雜對(duì)鑭鈷催化劑性能的影響,并研究金屬摻雜對(duì)催化劑活性的影響規(guī)律。4)初步研究鑭鈷催化劑的耐硫中毒能力,并在相同硫化條件下考察金屬摻雜對(duì)催化劑耐中毒能力的影響。5)研究A、B位金屬單獨(dú)摻雜與同時(shí)摻雜對(duì)催化劑表面活性物種的影響規(guī)律。并初步研究硫化中毒對(duì)表面活性物種的影響,進(jìn)而研究表面活性物種與對(duì)催化劑活性的影響規(guī)律。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下:(1)實(shí)驗(yàn)中對(duì)鑭鈷鈣鈦礦催化劑A位摻雜堿土金屬(Mg、Ca、Sr、Ba),研究金屬摻雜對(duì)催化劑性能的影響,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明Sr的摻雜能有效提高催化劑的低溫活性。對(duì)Sr摻雜量的研究結(jié)果表明,以La_(0.6)Sr_(0.4)CoO_3的活性較優(yōu),NO最大轉(zhuǎn)化率為70%。在催化劑制備過程中,對(duì)絡(luò)合劑添加量的研究結(jié)果表明絡(luò)合劑添加量增加會(huì)使催化劑中碳酸鹽含量增加,不利于Sr離子摻入催化劑的晶格。較低的檸檬酸添加比(1:1.5、1:2)有利于催化劑的制備且使催化劑的活性提高;當(dāng)檸檬酸:EDTA摩爾比為1:0.2時(shí),催化劑的活性提高明顯。當(dāng)焙燒溫度為700℃,焙燒時(shí)間為5h,所制備的催化劑活性較佳。焙燒溫度過低或焙燒時(shí)間過短,催化劑中會(huì)存在雜質(zhì),不利于催化劑的活性;但是焙燒溫度過高或焙燒時(shí)間過長(zhǎng),均使催化劑活性降低。(2)以過渡金屬(Mn、Fe、Ni)對(duì)鑭鈷鈣鈦礦催化劑的B位摻雜發(fā)現(xiàn),金屬B位摻雜能夠較易摻入催化劑晶格,且Fe對(duì)催化劑活性有提升作用。其中0.1的Fe摻雜有較高的NO催化活性,而摻雜量為0.2的催化劑對(duì)NO催化活性要低于摻雜量為0.1的,但其具有較寬的活性溫度范圍,且能提高PM的低溫燃燒活性。對(duì)Fe摻雜催化劑焙燒溫度與焙燒時(shí)間的考察發(fā)現(xiàn),在焙燒溫度為700℃,焙燒時(shí)間為5h所制備的催化劑活性較高。(3)對(duì)鑭鈷鈣鈦礦催化劑A、B位同時(shí)摻雜實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,金屬A、B位同時(shí)摻雜能使催化劑低溫活性與氧化還原能力增加且均高于Fe摻雜催化劑。相對(duì)與單獨(dú)摻雜Fe的催化劑具有更好的低溫氧化還原能力,A、B位同時(shí)摻雜的催化劑活性得到提高。其中以Sr摻雜量為0.4與Fe摻雜量為0.2的La_(0.6)Sr_(0.4)Co_(0.8)Fe_(0.2)O_3催化劑活性較好,NO最大轉(zhuǎn)化率為68%,對(duì)PM燃燒的T_i=240℃,T_(max)=380℃。(4)對(duì)鑭鈷鈣鈦礦催化劑耐硫?qū)嶒?yàn)的初步研究發(fā)現(xiàn),硫?qū)Υ呋瘎┤コ齆O與PM的催化活性有較為明顯的影響。通過金屬摻雜能提高催化劑的耐硫性能,其中A位摻雜0.4的Sr對(duì)催化劑的耐硫中毒能力有一定的提高。而A、B位同時(shí)摻雜0.4的Sr與0.2的Fe則能明顯提高催化劑的耐中毒能力。(5)對(duì)鑭鈷鈣鈦礦催化劑A、B位單獨(dú)摻雜與同時(shí)摻雜的XPS結(jié)果表明,金屬摻雜能提高催化劑表面的Co~(3+)、活性吸附氧O_a的比例,這與催化活性增加趨勢(shì)一致,表明催化劑中主要活性物種為Co~(3+)與O_a。其中Sr的摻雜能有效提高表面活性物種Co~(3+)、O_a的比例,而Fe摻雜雖然使O_a含量增加,但提高了晶格氧的比例,影響了O_a在表面的比例,使活性氧種流動(dòng)性下降。所以Sr比Fe摻雜對(duì)催化劑活性的提高效果更好。金屬的A、B位同時(shí)摻雜0.4的Sr與0.2的Fe能使催化劑中Co~(3+)與O_a在催化劑表面的含量保持較高水平,因此具有較好的活性。硫化研究的結(jié)果表明,由于硫化使催化劑的表面吸附形成硫酸鹽,催化劑表面的Co~(3+)與O_a難以暴露在催化劑表面與NO反應(yīng),使催化劑的低溫活性明顯下降。
【學(xué)位單位】：廣州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：O643.36
【部分圖文】：

B: LS0.4C, C: LCF0.2, D:LS0.4CF0.2圖 4-6 A、B位單摻與同時(shí)摻雜的催化劑的SEM 表征從圖中看出，LCO 催化劑具有較多的催化劑顆粒，且表面有較多的孔隙雜金屬 Sr 之后，催化劑的表面變得光滑，且在催化劑的表面有較多的顆

不同硫化時(shí)間的催化劑的NO去除活性

A 為 LaCoO3放大 10000 倍，B 為硫化 5h 的 LaCoO3放大 10000倍圖 5-5 硫化 5h前后 LCO催化劑的 SEM圖從上圖 5-5. A 與圖 5-5. B 中可知，催化劑在放大 10000 倍之后，可以看為小顆粒堆積而成，比較的疏松均勻且具有較多的小孔，催化劑表面的
【參考文獻(xiàn)】

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