汽车尾气净化用三效催化剂中储氧材料的研究

摘要

采用催化净化技术来治理汽车尾气排放污染正越来越受到人们的广泛关注，而其中储氧材料的优劣性能直接关系到汽车尾气净化催化剂的效果。本文详细研究了铈锆固溶体的各种不同的制备方法和不同的铈锆配比及老化温度对铈锆固溶体及第三组分掺杂铈锆固溶体储氧性能的影响，并通过氧脉冲吸附、X射线衍射(XRD)、比表面积(BET)等手段对制备的样品进行了储氧能力、物相组成和比表面积的表征，取得了如下结果： (1)与沉淀法和水热反应法相比，采用溶胶—凝胶法制备的Ce0.5Zr0.5O2的储氧性能较好，其中采用无水乙醇作助剂柠檬酸法制备的固溶体的储氧性能最好，在350℃下其储氧量可达601μmol/g。而采用沉淀法和水热反应法制备的样品储氧量比较小。Ce/Zr的配比会影响固溶体的储氧性能，经优化后，Ce/Zr的配比为6:4时所得固溶体的储氧量最大。该铈锆固溶体虽在600℃焙烧后具有很好的储氧性能，但经高温煅烧后其储氧性能明显下降。 (2)当Fe与Ce—Zr形成固溶体(无论是替代式或是间隙式固溶体)时，样品的储氧量随Fe的加入提高不大；但当有晶相FeO3颗粒和Ce—Zr—Fe固溶体共存时，储氧量明显增大，并且样品经900℃焙烧后仍保持高的储氧性能，在350℃下，储氧量可达2640μmol/g。 (3)分别对铜负载在铈锆固溶体和铈锆铁固溶体上所得催化剂样品进行了三效催化活性测试。结果表明：铈锆铜形成圆溶体其催化活性是最好的，Cu负载在铈锆铁固溶体上次之，Cu负载在铈锆固溶体上的活性较差。

目录

文摘

英文文摘

声明

引言

1 前言

1.1 项目研究背景

1.1.1项目研究依据

1.1.2汽车尾气催化剂的发展历程

1.1.3 三效催化剂的结构

1.1.4三效催化剂的催化活性与空燃比(A/F)

1.2储氧材料的研究现状

1.2.1储氧材料的结构

1.2.2铈锆固溶体的研究现状

1.3储氧材料的制备方法

1.3.1沉淀法

1.3.2溶胶-凝胶法

1.3.3固相反应法

1.3.4表面活性剂模板法

1.3.5溶液燃烧法

1.3.6化学削锉法

1.3.7水热法

1.3.8其他方法

1.4铈锆固溶体的改性

1.4.1 铈锆固溶体掺杂改性的目的与原理

1.4.2铈锆固溶体掺杂改性的国内外研究进展

1.5 目前存在的问题及解决方法

1.6本论文研究内容

2实验部分

2.1 实验原料与试剂

2.2实验仪器

2.3储氧材料的制备

2.3.1 Ce-Zr系列样品的制备

2.3.2 Ce-Zr=M(Fe，Cu，Ni，Co)系列样品的制备

2.4储氧材料的表征

2.4.1储氧量(OSC)的测定

2.4.2 X-射线衍射(XRD)物相分析

2.4.3 H2-TPR的表征

2.4.4催化剂的活性评价

3不同方法制备的Ce-Zr固溶体的研究

3.1 不同方法制备的Ce-Zr固溶体的XRD分析

3.2用不同方法制备的Ce-Zr固溶体的储氧量(OSC)分析

3.3用三种柠檬酸法制备的Ce-Zr固溶体的比表面积(BET)分析

3.4无水乙醇作助剂的不同摩尔比的Ce-Zr固溶体的物相分析

3.5无水乙醇作助剂制备的铈锆固溶体焙烧后的物相分析

3.5.1 不同温度焙烧后的固溶体的XRD分析

3.5.2焙烧后的固溶体的储氧量(OSC)分析

3.5.3铈锆固溶体具有更好的储氧性能的原因

4 Ce-Zr-M(Fe,Cu,Ni,Co)固溶体的物相分析及储氧性能研究

4.1沉淀法制备样品的物相分析和储氧能力研究

4.1.1尿素加氨水共沉淀法

4.1.2氨水共沉淀法

4.2溶胶-凝胶法制备样品的储氧能力研究

4.2.1 乙醇作溶剂的柠檬酸法

4.2.2 乙醇作助剂的柠檬酸法

4.3掺杂第三组分对铈锆固溶体结构的影响

4.4小结

5铁改性的铈锆固溶体的研究

5.1添加Fe改性的铈锆固溶体的XRD衍射图分析

5.2铈锆固溶体的氧化还原性能研究

5.3储氧量的讨论

5.4铈锆铁固溶体的三效催化性能研究

5.5 Cu负载的铈锆铁固溶体

5.5.1催化性能研究

5.6小结

6铜改性的铈锆固溶体的研究

6.1 铈锆铜固溶体的表征及活性评价

6.1.1储氧性能OSC的研究

6.1.2 H2-TPR氧化还原性能的研究

6.1.3铈锆铜固溶体的三效催化活性

6.2 Cu负载在铈锆固溶体上的改性

6.2.1储氧性能OSC的研究

6.2.2 H2-TPR氧化还原性能的研究

6.2.3催化剂的三效催化活性

6.3小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢