發(fā)布時(shí)間：2020-10-31 08:49

　　 NOx存儲(chǔ)還原法是一種有效脫除貧燃發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣中NOx的方法,但該方法采用的Pt/Ba/Al2O3催化劑存在低溫(300 ℃)NOx存儲(chǔ)量小,活性低,反應(yīng)溫窗較窄,以及抗硫性能有待提高等問(wèn)題。基于以上背景,本論文提出一種冷等離子體促進(jìn)的NOx存儲(chǔ)還原法,貧燃階段,催化劑將NO氧化并存儲(chǔ)在催化劑上;富燃階段,引入冷等離子體促進(jìn)還原劑的低溫活化,在冷等離子體與催化劑的協(xié)同作用下,將貧燃階段存儲(chǔ)的NOx在較低溫度下被還原,催化劑得以再生。通過(guò)上述“NOx存儲(chǔ)-冷等離子體輔助還原再生”循環(huán),解決催化劑在中低溫區(qū)還原速率較差的問(wèn)題,提高中低溫NOx脫除效率。本論文的主要內(nèi)容如下:(1)利用過(guò)渡金屬氧化物較強(qiáng)的NO氧化性能,設(shè)計(jì)并構(gòu)建了一系列過(guò)渡金屬氧化改性的Pt/M/Ba/Al(M=Mn、Co、Cu)催化劑。結(jié)果表明,CoOx和MnOx的添加提高了催化劑的NO氧化性能,從而使Pt/Co/Ba/Al和Pt/Mn/Ba/Al催化劑具有比Pt/BaO/Al2O3更好的NOx存儲(chǔ)能力。通過(guò)在富燃階段向反應(yīng)體系中引入H2等離子體,明顯提高了催化劑的低溫NOx脫除效率,特別是Pt/Co/Ba/Al在150-350 ℃范圍內(nèi)NOx脫除效率均可高達(dá)80%以上。此外,H2等離子體的引入同時(shí)提高了N2的選擇性和催化劑的抗硫性能。(2)利用鈣鈦礦LaMno.9Fe0.1O3(LMF)較強(qiáng)的NO氧化性能和堿土金屬Ba較強(qiáng)的NOx存儲(chǔ)性能,采用機(jī)械混合法制備了LMF+Ba/Al2O3催化劑。研究發(fā)現(xiàn)該催化劑具有優(yōu)異的NO氧化性能和NOx存儲(chǔ)量。但其對(duì)H2活化能力較差,即使在冷等離子體輔助的貧富燃循環(huán)中,催化劑的低溫NOx脫除效率依然較低。研究表明,少量貴金屬Pt的加入可以促進(jìn)NOx的還原,并對(duì)負(fù)載Pt的載體進(jìn)行了優(yōu)選,使催化劑具有最佳的H2還原能力。結(jié)果表明,由于Pt在γ-Al2O3載體上的分散度較高及Pt主要以Pt0的形式存在,使得LMF+Ba/Al2O3+Pt/Al2O3催化劑在較寬的溫度范圍內(nèi)展現(xiàn)出最優(yōu)的NOx脫除效率,150 ℃時(shí)即可達(dá)到80%的NOx脫除效率。(3)探索以相對(duì)廉價(jià)的貴金屬Pd替代Pt的可行途徑,通過(guò)添加復(fù)合氧化物CoMnOx-K(CoMn-K)以提高催化劑的NO氧化性能,設(shè)計(jì)并構(gòu)建了CoMn-K+Pd/Ba/Al催化劑。結(jié)果表明,CoMn-K的加入緩解了SO2對(duì)存儲(chǔ)組分Ba的毒化,且該混合催化劑在反應(yīng)溫度下具有優(yōu)異的NOx存儲(chǔ)性能和還原性能。采用多種表征手段研究了K+對(duì)NOx存儲(chǔ)還原反應(yīng)性能的影響,研究發(fā)現(xiàn)K+的加入顯著促進(jìn)了NO的氧化,從而提高NOx的存儲(chǔ)量;同時(shí)Pd與K+之間發(fā)生電子轉(zhuǎn)移,使得Pd主要以Pd0的形式存在,促進(jìn)了H2對(duì)NOx的還原。通過(guò)在富燃階段向反應(yīng)體系中引入H2等離子體,催化劑的低溫(80-200℃)NOx轉(zhuǎn)化率得到了顯著的提升,80 ℃時(shí)CoMn-K+Pd/Ba/Al催化劑的NOx脫除效率從11%提高到70%。(4)利用堿性更強(qiáng)的堿金屬K作為存儲(chǔ)組分,制備了 Pt/K/Al2O3催化劑,考察了其N(xiāo)Ox存儲(chǔ)還原反應(yīng)性能。結(jié)果表明,與Pt/Ba/Al2O3催化劑作對(duì)比,K作為存儲(chǔ)組分使其具有更優(yōu)異的NO氧化性能和NOx存儲(chǔ)量。同時(shí)考察了不同還原劑(H2,C3H6和H2+C3H6)和富燃階段引入冷等離子體對(duì)Pt/K/Al催化劑上NOx還原性能的影響。結(jié)果表明,當(dāng)H2和C3H6作為共還原劑,或在C3H6作為還原劑的反應(yīng)體系中低溫(300 ℃)引入冷等離子體,可以在較寬的溫度(150-600 ℃)內(nèi)獲得較高的NOx脫除效率和N2選擇性。通過(guò)質(zhì)譜和原位紅外檢測(cè)手段相結(jié)合,闡明了 H2、C3H6和冷等離子體在NOx存儲(chǔ)還原反應(yīng)中的作用。
【學(xué)位單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：O643.36;X701
【部分圖文】：

存儲(chǔ)組分Ｂａｌ［１９＿２１］，因此催化劑的ＮＯ氧化活性在Ｎ０Ｘ存儲(chǔ)階段是極其重要的。ＮＯ??氧化主要發(fā)生在Ｐｔ上，在貧富燃循環(huán)過(guò)程中，ＮＯ氧化既受熱力學(xué)限制，又受動(dòng)力學(xué)控??制。圖１．２為Ｐｔ／Ｂａ／Ａｌ２０３催化劑在９０－５００?°Ｃ溫度范圍內(nèi)ＮＯ氧化為Ｎ０２的轉(zhuǎn)化率。從??圖中可以明顯的觀察到ＮＯ氧化活性隨溫度的升高呈現(xiàn)火山型變化。當(dāng)溫度較低時(shí)，該??－４?－??

當(dāng)ＮＯｘ吸附飽和后，在ＮＳＲ催化劑上可同時(shí)檢測(cè)到亞硝酸鹽和硝酸鹽物種。因此，??研宄者普遍認(rèn)為在ＢａＯ上Ｎ０Ｘ的存儲(chǔ)應(yīng)該存在兩種路徑，即亞硝酸鹽路徑和硝酸鹽路??經(jīng)，如圖１．３所示。??對(duì)于亞硝酸鹽路經(jīng)，ＮＯ首先在Ｐｔ上被氧化，然后直接存儲(chǔ)在Ｐｔ附近的ＢａＯ上，??形成亞硝酸鋇，亞硝酸鋇再被氧化成硝酸鋇。在硝酸鹽路徑中，研究者認(rèn)為ＮＯ在Ｐｔ上??被直接氧化成ＮＯ２，?ＮＣｂ遷移到ＢａＯ上形成硝酸鋇，同時(shí)伴隨著ＮＯ的釋放。在ＮＯｘ??存儲(chǔ)步驟中，Ｂａ的負(fù)載量將直接決定哪種存儲(chǔ)路徑占主導(dǎo)地位『３３１。當(dāng)Ｂａ的負(fù)載量過(guò)高??－６?－??

等離子體按照不同的標(biāo)準(zhǔn)可分成不同種類(lèi)。若按存在分類(lèi)，可以分為天然等等離子體；若按粒子密度，可以分為致密等離子體和稀薄等離子體；若按分為高溫等離子體和低溫等離子體。高溫等離子體的粒子溫度為ｌ〇６￣ｌ〇８Ｋ，聚變和激光聚變等。低溫等離子體的粒子溫度為從室溫到ｌ〇５Ｋ左右。其子溫度水平還可分為：熱等離子體（或局域熱平衡等離子體），重粒子溫度１本上達(dá)到熱力學(xué)平衡，所以具有統(tǒng)一的熱力學(xué)溫度，如熱電弧等離子體等；體（非熱等離子體，或非平衡等離子體），重粒子溫度只有溫室左右，而電上萬(wàn)度，所以遠(yuǎn)離熱力學(xué)平衡狀態(tài)，如輝光放電、介質(zhì)阻擋放電、電暈放電電就屬于冷等離子體。??低溫等離子體的產(chǎn)生方法??常用的等離子體產(chǎn)生方法有：氣體放電法，光電離法和熱電離法。其中，氣最常用的低溫等離子體產(chǎn)生方法。根據(jù)等離子體產(chǎn)生的機(jī)理、氣體的壓強(qiáng)電源性質(zhì)以及電極的幾何形狀，等離子體產(chǎn)生的形式主要分為以下幾種：介電、輝光放電、電暈放電、微波放電、射頻放電�？紤]到減少前期投入、操，。
【參考文獻(xiàn)】

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1 郭鳳華;等離子體處理還原制備葡萄糖氧化Pd/Al_2O_3催化劑[D];天津大學(xué);2006年

本文編號(hào)：2863728