發(fā)布時間：2020-11-03 00:46

　　 柴油機排放的NOx和碳煙顆粒,嚴重危害人們賴以生存的環(huán)境。因此,同時去除NOx和碳煙顆粒的柴油機后處理技術,具有重要的研究意義。鈣鈦礦型和類鈣鈦礦型催化劑具有獨特的結構特征,對NOx和碳煙顆粒的消除表現(xiàn)出良好的催化活性。本文采用檸檬酸絡合法制備了以Ni為B位原子的ABO3鈣鈦礦型和A2BO4類鈣鈦礦型催化劑,分別從A位或B位兩方面摻雜其他元素對催化劑進行改性,并且根據(jù)中心復合試驗設計制備出了雙取代A2BO4型類鈣鈦礦催化劑。使用XRD、FT-IR、H2-TPR、XPS及SEM等多種表征手段對催化劑進行了表征。在模擬柴油機尾氣組成的條件下,評價催化劑用于同時去除NOx和碳煙顆粒反應的催化性能,同時研究了不同氣體組成和接觸方式對活性的影響。 制備的La1-xCexNiO3 (0≤x≤0.05)鈣鈦礦催化劑屬于六方晶系,Ce摻雜后形成穩(wěn)定鈣鈦礦結構的適宜摻雜量為x 0.05。Ce的摻雜提高了催化劑的活性,當Ce取代量達到0.03時,催化劑活性最高,NO轉化為N2的最大轉化率(XNO max)為11.8%,而點火溫度(Tig)為314°C。 制備的La2-xSrxNiO4 (0≤x≤1.0)類鈣鈦礦催化劑呈現(xiàn)四方晶系結構。Ni2+離子數(shù)量、催化劑體系中的氧空位和晶格氧的移動性是該反應的三個重要的因素。Sr的摻雜提高了催化劑的活性,當Sr取代量為0.5時,催化劑活性最高,XNO max為20.6%,而且Tig為251°C。 制備的La2Ni1-xCuxO4 (0≤x≤1.0)類鈣鈦礦催化劑呈現(xiàn)正交晶系結構。B位中Cu的摻雜,加劇了正交晶系扭曲,導致包含非化學計量比氧的能力下降。當Cu取代量為0.6時,催化劑活性最高,XNO max為15.6%,而且Tig為246°C。 利用中心復合試驗設計制備出La2-xSrxNi1-yCuyO4 (0 x 1.0, 0 y 1.0)雙取代類鈣鈦礦催化劑,采用MINITAB統(tǒng)計軟件得出響應值XNO max和Tig和影響因素X1 (Sr取代量)和X2 (Cu取代量)之間的相互關系。按照MINITAB響應表面優(yōu)化程序得到的最優(yōu)組成為X1 = 0.92,X2 = 0.32。按照優(yōu)化組成制備的催化劑,活性評價結果為,XNO max為27.7%,Tig為239°C,與預測值相符。對優(yōu)化組成的催化劑進行表征,結果表明催化劑中存在著能夠直接參與NOx的還原的α′氧,同時還具有較強晶格氧的移動性。在優(yōu)化組成的催化劑上,固定O2進口濃度不變,活性隨著NO進口濃度升高而增加;固定NO進口濃度不變,活性隨著O2進口濃度升高而下降;催化劑和碳煙顆粒采用松散接觸方式時,活性有所下降。將最優(yōu)組成催化劑用于模擬實際柴油機排放的NO和O2的比例和接觸方式下,XNO max為20.8%,Tig為222°C。
【學位單位】：天津大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2010
【中圖分類】：X51
【部分圖文】：

太陽光的作用下發(fā)生化學反應，生成一種稱之為“光化學煙霧”的有毒氣體，會對眼睛和粘膜造成刺激，引發(fā)頭痛、呼吸障礙、慢性呼吸道疾病、兒童肺功圖1-1 柴油機排污物排放標準 (引自Liu[6])Figure1-1 Emissions regulation for heavy-duty diesel vehicles (reproduced from Z.Liu[6])

1.3.2.1 碳煙顆粒的形成柴油機工作時，燃料是通過高壓油嘴直接噴入汽缸中的小的油滴，并且懸浮于壓縮氣體中。在油滴與高溫壓縮氣體烴很快氣化，而重質烴會以液態(tài)油滴形式暫時存在，因此在層油蒸汽。這層油蒸氣與空氣混合后，就會形成均勻的油氣周圍。當油氣混合氣高溫燃燒時，會引起局部氧氣的消耗，缺，致使油滴燃燒不完全而導致燃料的碳化。這些碳化后的附一些未燃燒的碳氫化合物、水蒸汽、雜質之后就形成了碳1.3.2.2 碳煙顆粒的結構典型的柴油機碳煙顆粒結構如圖 1-2 所示。它的內部是燃燒產生的碳聚集而成[8]。此外碳核的表面還吸附碳氫化合過程中所產生的水蒸氣。碳煙顆粒的大小和結構隨發(fā)動機工成分、燃料噴射的形式及大氣狀況的變化而變化[8]。
【引證文獻】

相關期刊論文 前1條

1 黃志勇;;柴油機尾氣凈化處理的研究進展[J];廣東化工;2011年08期

本文編號：2867832