錳氧化物基催化劑的低溫NOx儲存還原性能研究.pdf

1、稀燃發(fā)動機尾氣中的氮氧化物(NOx)排放問題已經(jīng)為世界環(huán)境問題的一大挑戰(zhàn)。為了消除稀燃汽車發(fā)動機尾氣排放的NOx,本論文采用沉淀法制備了不同焙燒溫度的MnOx催化劑。研究發(fā)現(xiàn),隨著焙燒溫度的升高,催化劑中的β-MnO2物相向α-Mn2O3物相發(fā)生轉(zhuǎn)化。在550°C焙燒得到的樣品主要由單一的α-Mn2O3物相組成。在低溫時,NO主要以NO或亞硝酸鹽的形式儲存;而在高溫時,主要以NO2或硝酸鹽的形式儲存。樣品的NO氧化活性呈火山形變化,在2

2、50°C時達到最大值92.4％。儲存反應(yīng)后α-Mn2O3物相與NOx間的鍵能較低,使得樣品在NO吸附/脫附循環(huán)測試中具有較高的循環(huán)再生性能。樣品中的表面活性氧在NO氧化反應(yīng)中起到關(guān)鍵作用;在NO氧化反應(yīng)中,表面活性氧首先與NO反應(yīng)生成NO2。同時當(dāng)表面活性氧被消耗時,晶格氧與氣相O2可以對其進行補充;NO吸附和氧化反應(yīng)服從Langmuir-Hinshelwood機理或Eley-Rideal機理。與Mn2O3樣品相比,MnO2樣品在低溫時

3、的NOx儲存量較大,但其NO氧化能力較低,主要形成亞硝酸鹽物種。Mn3O4樣品具有一定的NO氧化能力,但由于其形成的硝酸鹽物種容易脫附,因此該樣品的NSR活性不佳。
　　為了提高催化劑的NSR性能,我們在錳基催化劑中添加了氧化鋁負載的貴金屬催化劑?？疾炝速F金屬種類對催化劑NSR性能的影響,研究發(fā)現(xiàn)貴金屬Pd和Rh與錳氧化物之間存在強相互作用,在預(yù)還原時容易導(dǎo)致Mn2O3物相被還原為Mn3O4物相,破壞催化劑的組成,從而導(dǎo)致催化劑N

4、SR活性降低。貴金屬Pt具有很高的氧化還原能力,在200°C時1.5Pt-Al-Mn催化劑具有很高的NSR活性,這得益于催化劑中Pt與Mn2O3之間的協(xié)同作用。通過對不同還原劑的考察發(fā)現(xiàn),采用H2為還原劑時催化劑的NOx轉(zhuǎn)化率可達100%,N2選擇性很高,達到98.6%。而C3H6的NOx轉(zhuǎn)化率為98.4%,N2選擇性只有53.2%。Pt的最佳負載量為1.5wt.%。
　　最后,探究了Pt負載錳基催化劑上的NSR循環(huán)反應(yīng)的機理。研