用于稀燃NOx催化消除的鈣鈦礦基LNT或SCR-LNT耦合體系的研究.pdf

1、稀燃NOx阱技術(shù)（LNT），又稱為NOx儲(chǔ)存還原技術(shù)（NSR），是稀燃發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣中NOx消除的最有效和最有前景的方法之一。傳統(tǒng)LNT催化劑以貴金屬Pt或Rh為活性中心，成本高。同時(shí)針對(duì)尾氣中高濃度NOx的情形，單一LNT催化劑在稀燃階段不能完全吸附儲(chǔ)存NOx，造成部分NOx的泄漏。因此，有必要開發(fā)新型、高效的非貴金屬LNT催化劑以及與LNT耦合的新型催化技術(shù)。本文分別考察了鈰基負(fù)載LaCoO3鈣鈦礦型非貴金屬LNT催化劑對(duì)稀燃NOx儲(chǔ)存

2、還原的性能以及LNT催化劑與選擇性催化還原（SCR）催化劑耦合的雙層床SCR-LNT耦合體系對(duì)高濃度稀燃NOx的催化消除性能。
　　采用連續(xù)浸漬法制備出了CeO2負(fù)載的鈣鈦礦型LNT催化劑10 wt.％LaCoO3/xK2CO3/CeO2（記為L/xK/C，x=1，3，5，8 wt.%），考察了其催化活性。結(jié)果表明，負(fù)載3% K2CO3的樣品（L/3K/C）表現(xiàn)出最佳的NOx儲(chǔ)存和還原性能，在稀燃/富燃?xì)夥战惶媲袚Q的的循環(huán)測(cè)試中N

3、Ox的綜合消除效率高達(dá)97.7%。FT-IR和CO2-TPD結(jié)果顯示，L/xK/C催化劑上K物種以-OK基團(tuán)、表面分散的K2CO3以及體相或類體相K2CO3物種共存，在儲(chǔ)存過程中NOx主要被氧化為硝酸鹽物種而儲(chǔ)存，這一結(jié)果說明該系列樣品對(duì)NOx氧化具有很好的催化性能。
　　為了進(jìn)一步增強(qiáng)載體CeO2的比表面積和氧化還原性能，還采用連續(xù)浸漬法制備出了鈰鋯固溶體負(fù)載的鈣鈦礦型LNT催化劑LaCoO3/K2CO3/S（S＝Ce0.75Z

4、r0.25O2或5%Y/Ce0.75Zr0.25O2）。結(jié)果表明，CeO2摻雜Zr或YZr后形成了固溶體，比表面積增大，氧化還原性能增強(qiáng)，負(fù)載的LaCoO3的分散度也進(jìn)一步提高，從而提高了催化劑對(duì)NOx的快速儲(chǔ)存性能。YCeZrO三元固溶體負(fù)載的、含5%K2CO3的催化劑展現(xiàn)出最佳的NOx儲(chǔ)存和還原性能，當(dāng)富燃?xì)夥詹缓珻O2時(shí)，平均NOx消除效率達(dá)到98.2%（350 ℃），同時(shí)N2的選擇性也較高（98.8%）；當(dāng)富燃?xì)夥罩刑砑?%CO

5、2后，該催化劑在350-400 ℃區(qū)間依然表現(xiàn)出高于90%的NOx消除效率。FT-IR，CO2-TPD以及insitu DRIFTS表征結(jié)果揭示出了K物種的多樣性以及NOx儲(chǔ)存和還原的反應(yīng)路徑。
　　針對(duì)高濃度稀燃NOx的消除，設(shè)計(jì)并制備了以LaCoO3為基礎(chǔ)的取代鈣鈦礦催化劑和銅基SCR催化劑耦合的SCR-LNT雙層床催化系統(tǒng)，即Cu/Al2O3-La0.7Sr0.3CoO3和Cu/ZSM-5-La0.7Sr0.3Co0.9Pd

6、0.1O3。根據(jù)C3H6-SCR反應(yīng)性能，優(yōu)化出了催化劑Cu/Al2O3和Cu/ZSM-5中Cu的最佳負(fù)載量，分別為5 wt.%和7.5 wt.%，最佳活性溫度分別為300 ℃和350 ℃。單獨(dú)的SCR體系在稀燃/富燃循環(huán)氣氛下能保持高效、穩(wěn)定的NOx消除性能；SCR與LNT耦合后的SCR-LNT體系相比單獨(dú)的SCR體系能進(jìn)一步提高NOx消除性能；而且與單獨(dú)的LNT體系相比在稀燃和富燃階段均降低了NOx的逸出，使NOx的綜合消除效率得到