基于静电纺丝技术内燃机尾气处理催化剂的制备及性能研究文献综述

 2023-11-25 09:11

文献综述

1 催化剂的研究背景

汽车尾气的排放给环境带来严重的污染,自七十年代初欧美日等相继通过立法对其排放加以限制。因此,催化剂的研究成为汽车尾气净化处理的新课题。汽车尾气治理是环境催化领域中最为复杂的体系。尾气中的成份和排放温度因发动机的性能、工作环境、负荷、燃料不同而异,因此开发高性能的催化剂涂层材料,使催化剂具有较宽的空燃比窗口、较好的起燃特性、良好的抗冷热冲击性能以及较好的耐热性能,成为近年来汽车尾气的治理的研究重点。

2 催化剂的工作原理

目前控制汽车污染排放的主要方法是加装含金属(Pt,Rh,Pd)的汽车尾气催化剂,催化剂主要由催化剂活性组分,活性涂层(主要为Al2O3涂层)和蜂窝陶瓷支撑载体组成。随着纳米技术不断发展,纳米级汽车尾气催化剂的研究对推动汽车尾气治理方面起到了积极作用,其中,纤维催化剂就成为了新的研究方向。为更好的提高汽车尾气的净化水平,有效降低汽车尾气中的有害气体的排放量,人们应首先对汽车尾气中的活性涂层材料和催化剂活性成分进入深入的研究。当高温的汽车尾气通过催化剂时,催化剂将增强CO、碳氢化合物和NOX三种气体的活性,促使其进行一定的氧化-还原化学反应,其中CO在高温下氧化成为无色、无毒的二氧化碳气体;碳氢化合物在高温下氧化成水(H2O)和二氧化碳;NOX还原成氮气和氧气。三种有害气体变成无害气体,使汽车尾气得以净化。前提是还有氧气可用,空燃比要合理。

3 催化剂的研究现状

3.1催化剂种类研究

贵金属三效催化剂。王玉云等[1]分别在催化剂上单负载1%Co3O4和2% NiO测得对CO和NO的转化率为95%、37%和96%、31%。负载双组份1%Co3O4-2% NiO后测得转化率变为97%,37%,比单负载时催化能力更强。

单钯催化剂。张雪乔等[2]分别采用浸渍法和共沉淀法制备Pd/CeO2-ZrO2-La2O3-Al2O3催化剂,结果发现浸渍法制得的催化剂对NO的T50,T90比后者低了110 ℃和130 ℃。Duan[3]测得负载双组份1wt%Pd -0.5wt%Au/TiO2在150~400 ℃下NOx转化率高于单负载。Byungchul Choi [4]等制备一系列不同Pd含量的催化剂,测得2Pt20Ba5Co在槽流状态300 ℃下对NOx的储存能力为9. 88 mmol/L,400 ℃ 时为 9. 92 mmol/L,比负载5wt% Co前提高了79% 。同时也可看出Co的最佳掺杂量为2wt%。李明利等[5]发现Pd的负载量为2g/L时对CO、HC和NOx的转化率均在90%以上。之后他为了表征催化剂的抗老化性能,选取该催化剂进行三次活性评价,发现经历三次活性评价后催化剂对CO、HC和NOx的转化率都下降了20%以上,其中NO在500℃的转化率甚至降低了30%。最后他发现必须在单钯的基础上掺杂少量的Pt和Rh才能有效提高催化剂的抗老化性能。

钙钛矿型催化剂。Dal Young Yoon[6]将Ag负载到LaMnO3后La0. 8Ag0.2MnO3产生氧空位增强了还原能力,使NO还原反应的活化能从66.7 kJ/mol降至47.9 kJ/mol。Jae制备的La0. 9Sr0.1Cr1-2XMnXCoXO3plusmn; delta;在450℃下对CO转化率可达到 90% 。文武往LaNiO3中负载Fe,制得的LaNi1-XFeXO3( X = 0,0. 2,0.4,0.7和1.0) 对NOx的转化率都在掺杂前之上,其中LaNi0. 6Fe0. 4O3在350 ℃对NOx的净化率更是高达95%。

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