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La_（0.7）Sr_0.3Co_（1-x）Fe_xO_3稀土钙钛矿氮氧化物阱NO_x储存及抗硫性能研究
作 者: 王绍増
导 师: 李新刚
学 校: 天津大学
专 业: 工业催化
关键词: 溶胶凝胶法 钙钛矿 NOx储存 抗硫
分类号: O643.36
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
下 载: 36次
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内容摘要
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首先采用溶胶-凝胶法制备不同溶胶pH值（pH=4.6和9）的催化剂前躯体,并分别采用马弗炉和管式炉两种不同焙烧方法制备了La0.7Sr0.3Co1-xFexO3（x=0, 0.2）系列样品,发现Fe元素的加入使钙钛矿团聚程度增加,比表面积下降,样品中SrCO3的生成量减少。对于La0.7Sr0.3Co0.8Fe0.2O3样品,使用管式炉焙烧的pH=9样品,形成的颗粒均匀,直径在40～80 nm左右,拥有最大的比表面积（21.9 m2/g）、较完整钙钛矿物相结构,SrCO3的生成量进一步下降,具有较好的NOx储存性能和氧化性能。由于安全原因,通过TG-DTA实验确定了一种先在马弗炉300 oC预处理,再在管式炉焙烧的新的焙烧方法制备两种不同pH值的La0.7Sr0.3Co0.8Fe0.2O3样品。催化剂XRD和SEM结果显示,新焙烧方法制备的样品有较大的比表面积和较好的颗粒形貌,直径在80 nm左右,SrCO3的生成量较少。储存实验中发现两种样品均有较高的NOx储存量以及NO转化率,其中pH=9的样品NSC值最大（378μmol/g）,其NO转化率也最大（69.8 %）。经SO2预处理后,两种样品的颗粒形貌均未见显著变化,NSC也没有明显的下降,表现出良好的抗硫性能,其中pH=9样品NO转化率硫化前后基本保持不变。结合FT-IR、H2-TPR、O2-TPD及XPS等分析手段得到如下结果:新方法制备的催化剂中形成的碳酸盐很少,NOx主要以体相硝酸盐的形式（只有在1380 cm-1的红外振动峰）储存于钙钛矿相的表面,硫化后,只形成了少量的体相硫酸盐,催化剂体相储存活性位保持完好,使其硫化后依然拥有较大的储存量以及较高的NO转化率。最后对pH=9的样品进行不同比例的Fe取代且对Fe=0.2样品进行深度硫化,发现随着Fe取代比例的增加,其NSC值下降,当Fe取代比例大于或等于0.2时,催化剂的就拥有较强的抗硫能力。Fe=0.2样品深度硫化后,其钙钛矿结构遭到不同程度的破坏,硫物种与催化剂活性位发生作用,使其中毒失活,导致样品在深度硫化后NO转化率和NOx储存量都产生大幅下降。这可能是由于NOx在钙钛矿催化剂表面储存过程属于“气-固”相反应,NOx的主要储存活性中心存在于钙钛矿结构的表面而非体相,长期暴露在SO2/O2气氛下,会造成钙钛矿表面遭到严重的硫酸盐化,尽管体相中还存在大量的钙钛矿相,但对于NOx储存量的提高贡献不大,因此钙钛矿催化剂经过长时间硫化后其NOx储存性能大幅度下降。
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全文目录
摘要 3-4
ABSTRACT 4-9
第一章 文献综述 9-25
1.1 引言 9
1.2 氮氧化物的来源以及危害 9-13
1.2.1 氮氧化物的主要来源 9-10
1.2.2 大气中氮氧化物的危害 10-11
1.2.3 尾气排放的法规的建立与发展 11-13
1.3 稀薄燃烧技术 13-14
1.4 稀燃条件下NOx催化消除技术 14-19
1.4.1 传统三效催化剂 14-15
1.4.2 NO直接分解催化剂 15-16
1.4.3 NOx选择性催化还原催化剂（即SCR技术） 16-17
1.4.4 NOx储存-还原催化剂 17-19
1.5 钙钛矿型汽车尾气催化剂的研究进展 19-23
1.5.1 钙钛矿型复合氧化物的结构 19-21
1.5.2 A位离子的作用 21-22
1.5.3 B位离子的作用 22
1.5.4 ABO_3型钙钛矿NSR催化剂抗硫性能的研究 22-23
1.6 实验的研究思路及研究内容 23-25
第二章 制备方法对La_(0.7)Sr_(0.3)Co_(0.8)Fe_(0.2)0_3催化剂NOx储存性能的影响 25-38
2.1 引言 25
2.2 实验部分 25-28
2.2.1 原材料及试剂 25-26
2.2.2 催化剂制备 26-27
2.2.3 催化剂表征 27-28
2.2.4 NOx储存性能测试 28
2.3 结果与讨论 28-37
2.3.1 新鲜样品XRD研究 28-30
2.3.2 不同样品的扫描电镜（SEM）分析 30-32
2.3.3 NOx储存性能的研究 32-34
2.3.4 NOx储存后的XRD分析 34-35
2.3.5 催化剂氧化还原性能 35-37
2.4 本章小结 37-38
第三章 La_(0.7)Sr_(0.3)Co_(0.8)Fe_(0.2)0_3催化剂的NOx储存及抗硫性能研究 38-58
3.1 引言 38
3.2 实验部分 38-40
3.2.1 催化剂制备 38-39
3.2.2 催化剂表征 39-40
3.2.3 催化剂硫化 40
3.2.4 NOx储存性能测试 40
3.3 结果与讨论 40-56
3.3.1 前驱体的TG-DTA研究 40-42
3.3.2 新鲜样品XRD研究 42-43
3.3.3 样品的扫描电镜（SEM）分析 43
3.3.4 NOx储存性能 43-44
3.3.5 NOx储存后的XRD分析 44-45
3.3.6 硫化后样品XRD分析 45-46
3.3.7 硫化后样品NOx储存性能研究 46-48
3.3.8 硫化储存后样品的XRD分析 48-49
3.3.9 硫化后样品的扫描电镜(SEM)分析 49-50
3.3.10 0_2-TPD研究 50-51
3.3.11 H_2-TPR研究 51-53
3.3.12 FT-IR分析研究 53-54
3.3.13 XPS分析 54-56
3.4 本章小结 56-58
第四章 铁含量对La_(0.75)Sr_(0.3)Co_(1-x)Fe_x0_3系列催化剂NOx储存和抗硫性能的影响 58-71
4.1 引言 58
4.2 实验部分 58-59
4.2.1 催化剂制备 58
4.2.2 催化剂表征 58-59
4.2.3 催化剂硫化 59
4.2.4 NOx储存性能测试 59
4.3 结果与讨论 59-70
4.3.1 不同Fe取代比例催化剂的XRD研究 59-60
4.3.2 NOx储存性能 60-61
4.3.3 NOx储存后的XRD分析 61-62
4.3.4 硫化后样品的XRD分析 62-63
4.3.5 硫化后样品NOx储存性能 63-65
4.3.6 硫化储存后样品的XRD分析 65
4.3.7 FT-IR分析研究 65-67
4.3.8 深度硫化后样品的 XRD 分析 67-68
4.3.9 深度硫化后样品的NOx储存性能 68-69
4.3.10 深度硫化样品的FT-IR分析研究 69-70
4.4 本章小结 70-71
第五章 结论 71-72
参考文献 72-77
发表论文和参与科研情况说明 77-78
致谢 78
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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 物理化学（理论化学）、化学物理学 > 化学动力学、催化作用 > 催化 > 催化剂
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