低温氮氧化物存储与还原技术及贵金属与氧化物相互作用研究

摘要

稀燃技术正在成为解决传统发动机能耗与排放问题的首选技术方案，氮氧化物存储还原（NSR）技术有效解决了稀燃（富氧）条件下氮氧化物脱除的难题, NSR材料主要包括贵金属组分，存储组分及高比表面积载体。本文重点考察低温阶段NOx存储与还原技术的影响因素，以铈基氧化物及Pt基贵金属催化剂为研究体系，以静态及瞬态氮氧化物存储及还原特性为研究手段，综合贵金属与存储氧化物及载体之间协同作用，深入分析各组分之间相互作用对性能的影响，为NOx存储与还原技术的应用提供指导。
　　建立了静态及瞬态氮氧化物存储能力测试方法，以氧化铈混合Pt/Al2O3作为富氧阶段氮氧化物存储催化剂，系统研究了其物理结构、表面Ce3+含量、氧化还原特性等对NOx存储特性的影响。研究表明，高表面Ce3+含量有利于NOx存储过程，贵金属Pt/Al2O3与氧化铈与之间相互作用促进活性氧迁移。CO2与NOx存在竞争吸附，降低了氧化铈表面的NOx存储量。
　　采用Pt/Al2O3+CeO2+Ba/Al2O3(Ba/CeO2)体系模拟低温冷启动过程，考察了从100℃升温至400℃过程中富燃阶段NOx存储效率随温度变化趋势。研究表明, NOx存储效率随温度升高而降低，150℃存储效率最低。对单组份研究显示，氧化铈100℃时可吸附大量NOx，然而其亚硝酸盐会发生分解释放，从而导致NOx存储效率降低。考察了CeZr氧化物及BaO和La2O3改性氧化铈作为存储组分，结果显示，CeZr可增加低温NOx吸附物种稳定性及硝酸盐生成量，氧化钡负载氧化铈可利用两者的协同作用，形成较为稳定的吸附物种，然而La2O3与氧化铈协同作用较低，未能增加氧化铈表面亚硝酸盐的稳定性。
　　系统考察了Pt/Al2O3+Ba/Al2O3体系低温富燃阶段NOx还原特性。研究表明，200℃时NO未被充分还原，导致NO的释放和NO还原效率降低。考察了不同还原剂（CO，H2）对NOx还原特性的影响，结果显示CO对Pt存在较强吸附导致NO吸附较难，从而还原效率较低。Pd基贵金属对CO吸附强度较弱，具有较高的NO还原效率，可在CO和氢气共存时有效抑制了富燃阶段NO释放。
　　对Pt/Al2O3+CeO2混合物进行了不同条件的处理过程，采用氢气程序还原技术考察了不同处理过程对氧化铈表面活性氧特性的影响。结果显示450℃惰性气体条件下，Pt即被氧化迁移至氧化铈表面，氢气程序还原过程中，贵金属被还原从而促进氧化铈表面活性氧的还原。

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第一章 绪论

1.1机动车尾气净化背景及国内外现状

1.2机动车尾气氮氧化物脱除技术概况

1.3 NOx存储与还原技术（NSR）

1.4 NSR技术组分之间相互作用研究

1.5本课题的研究内容、目的及意义

第二章 氧化铈在低温LNT技术中应用及影响因素

2.1实验部分

2.2实验结果与讨论

2.3 小结

第三章 LNT技术中低温NO逃逸现象及抑制方法

2.1实验部分

3.2实验结果与讨论

2.2小结

第四章 高温老化处理对Ce基LNT催化剂的影响

4.1实验部分

4.2实验结果与讨论

4.3小结

第五章 低温富燃阶段NO释放现象及抑制方法

5.1实验部分

5.2实验结果与讨论

5.3小结

第六章 贵金属Pt与氧化物相互作用研究

6.1实验部分

6.2实验结果与讨论

6.3 小结

第七章 结论和展望

7.1结论

7.2创新点

7.3展望

参考文献

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