SHS方法制备的锰铁系NH3-SCR催化剂的性能研究和机理分析

为提高传统选择性催化还原(SCR)催化剂低温窗口的NO去除效率,运用自蔓延高温合成法(Self-Propagating High-temperature Synthesis)制备了一系列低温锰铁系催化剂.对其在SCR法去除NO中的反应性能进行评价,分析了活性组分和液相点燃温度的影响;利用X射线衍射仪(XRD)对催化剂晶...     

NH_3-SCR钒系催化剂的制备及脱硝性能研究

为了有效控制柴油机NOx排放量,采用等体积浸渍法制备了一系列不同组合含量的钨基催化剂及掺杂不同过渡金属M的改性催化剂M-V2O5-WO3/TiO2(其中M可以是Ni,Zr,Fe,Cu),分别对两类催化剂进行了SCR脱硝活性测试,并进一步用XRD,TEM和NH3-TPD对催化剂进行了表征。研究表明,催化剂掺杂金属Zr时的催化效率较高,在低温(150℃)时也有较高的活性。催化剂活性增加的原因可能是掺杂金属Zr加强了V,W及载体TiO2的分散性,提高氧化还原能力和表面酸性,从而促进SCR性能。     

溶液燃烧法制备TiV_(0.1)Mn_(0.1)Er_(0.01)O_x催化剂催化还原NO_x的性能研究

为了拓宽选择性催化还原NO_x钒基催化剂的活性温度窗口,采用溶液燃烧合成法制备了TiV_(0.1)O_x催化剂,依次加入Mn元素与Er元素形成新的催化剂,分别对它们进行了SCR活性及选择性测试,发现负载Mn元素可以提高钒基催化剂的低温活性,同时也会降低钒基催化剂的高温活性,负载适量的Er元素可以提高钒基催化剂的高温活性和N_2选择性。利用N2吸附脱附法进行BET比表面积和孔容孔径分析,发现负载Er元素增大了比表面积,进而提升了催化剂活性。利用X射线衍射(XRD)图谱进行晶体结构分析,所有催化剂样品均没有发现VO_x,MnO_x或ErO_x的衍射峰,说明溶液燃烧法制备的催化剂活性组分在TiO2颗粒上呈无定型态分布,分散度高。最终优选出最佳Mn和Er比例的TiV_(0.1)Mn_(0.1)Er_(0.01)O_x催化剂,在160~470℃之间保持80%以上的NO_x去除率。     

SCR催化剂铂中毒对DeNOx性能影响的研究

随着排放法规日趋严格,DOC-DPF-SCR后处理系统越来越广泛地应用于柴油机。位于SCR催化剂上游的DOC催化剂,其主要活性组分为贵金属铂、钯,氧化态贵金属在高温时可以气化,并能随排气迁移至SCR催化剂表面,在SCR催化剂上沉积,造成SCR催化剂贵金属中毒。将台架试验后中毒的催化剂制备成小样,并对催化剂进行了性能探究,发现贵金属中毒主要影响DeNO_x的高温阶段(300℃以上)效率;同时在试验室制备两种模拟中毒样件:掺杂涂覆样件和表面涂覆样件,研究了SCR催化剂Pt中毒的现象并分析中毒后的反应机理。掺杂涂覆500×10^-6样件试验结果表明,贵金属中毒后催化剂氧化能力显著提升,氨气泄漏量在350℃降低至0;而选择性还原能力大幅下降,NO_x转化效率在450℃下降至56.3%。表面涂覆50×10^-6样件试验结果与掺杂涂覆500×10^-6相当。两种涂覆方法研究结果表明,中毒主要发生在表层,导致内层催化剂利用率低,吸附的氨气很难传递进催化剂内层,被直接氧化为NO_x和N₂O,导致NO_x转化效率降低。     

国六柴油机用铜基和钒基SCR催化剂特性台架对比研究

在发动机测试台架上对比研究不同温度、空速、氨氮比下铜基分子筛SCR催化剂和钒基SCR催化剂的NOx转化效率和氨存储特性。试验结果表明,对于铜基SCR催化剂,在低温区域200～250℃,温度对氮氧转化率影响明显,而空速影响甚微。温度对氨储存量影响极大,铜基SCR催化剂氨存储量随温度上升而快速下降,200℃时为1.5g/L,250℃为0.77g/L。对比而言,铜基催化剂低温性能优异,转化效率达到84%,明显高于钒基催化剂低温40%～60%转化效率;中温段(250～450℃)性能稳定,转化效率达到98%;高温段(450℃以上)效率较高,达到96%,且随着温度升高效率降低幅度较小。铜基分子筛催化剂性能整体优于钒基催化剂,从技术角度考虑,为国六后处理催化剂的优先选择。本试验研究工作获得的基础数据,可用于发动机数据标定。     

国六SCR催化剂的性能试验研究

选择性催化还原技术(SCR)是国六柴油机控制NO_x排放的主要技术,为了对比国外后处理厂家和国内后处理厂家的铜基分子筛SCR催化剂性能,搭建了SCR催化剂的小样测试台架,对两种SCR催化剂进行了小样性能测试分析,包括稳态测试,瞬态测试,并介绍了相应的测试流程方法。测试内容覆盖了温度扫描,空速扫描,氨氮比扫描,NO/NO_x比例扫描,NO氧化效率,标准SCR转化效率,氨氧化效率和氨存储。试验结果表明,两种催化剂在不同试验条件下所呈现的性能变化规律基本一致,国外催化剂的NO_x转化效率比国内催化剂高3%左右,200℃条件下国外催化剂的氨存储量比国内催化剂高0.5g/L,两种催化剂的性能差异主要集中在低温区域。     

负载型贵金属催化剂对乙醇汽油车排放的净化研究

利用XRD,BET和H2-TPR等方法对制备的负载型催化剂Pt/CZ进行了表征。采用浆料球磨涂覆工艺制备了含铈锆固溶体的三效催化剂,并在模拟乙醇汽油车尾气条件下对其催化性能进行了评价。结果表明,三效催化剂有良好的CO,HC,NOx和CH3CHO同时净化的三效性能和低的起燃活性,有较高的活性,还有良好的抗高温性能。气氛中加入SO2后降低了催化剂活性。     

用于SCR的铜基分子筛催化剂失效原因分析

用于SCR的铜基分子筛催化剂经200 h发动机台架老化试验后失效。为分析其失效原因,利用XRD测试、EDX测试对新制备的催化剂以及老化后失效的催化剂进行了表征分析。结果表明,催化剂失效原因不是由于载体分子筛骨架的坍塌、损毁或活性物质脱除,而是活性组分在催化过程中与尾气中的硫化物反应致使"催化剂硫中毒";并根据失效原因探讨了延长催化剂寿命的研究方向。     

采用分子筛SCR催化器降低柴油机NO_x排放的试验研究

在1台6缸柴油机上进行了十三工况各选定氨氮比(N_(SR))下的两种分子筛SCR催化剂催化活性的试验研究,分析了两种分子筛SCR催化剂的低温催化活性和NO_x转化效率受温度、空速以及HC转化效率影响的规律。结果表明:t=250℃时,空速对NO_x转化效率影响较小;由于受温度的影响,在N_(SR)值为1.0的情况下Cu基与Fe基分子筛的NO_x转化效率最高分别为88%和78%,Cu基SCR催化剂较Fe基SCR催化剂有较好的低温催化性能;t=250℃时,Fe基分子筛催化剂的抗HC中毒能力不如Cu基分子筛催化剂。t=350℃时,NO_x转化效率受空速与温度的双重影响,两种SCR催化剂的最高NO_x转化效率分别出现在空速为115 060 h~(-1)和90 400 h~(-1)时;t=350℃时,Fe基分子筛催化剂比Cu基分子筛催化剂对HC更加敏感。     

满足欧Ⅲ排放标准的摩托车尾气催化剂研制

制备满足欧Ⅲ排放标准的摩托车尾气净化催化剂,制备需求的高性能稀土储氧材料和耐高温高比表面材料,在此基础上制备出密耦催化剂和三效催化剂。催化性能测定表明,密耦催化剂具有优异的低温活性和抗高温老化性能,三效催化剂具有优异的三效性能和抗高温老化性能,能满足欧Ⅲ排放标准的需求。     

氮氧化物吸附催化器与选择性催化还原装置组合排放控制系统用的先进催化剂

与仅采用一种技术的系统相比,由氮氧化物（NOx）吸附催化器（NAC）和选择性催化还原（SCR）装置组合的排放控制系统能够对稀燃条件下的NOx控制提供更大的优势。然而,组合系统也对新的催化剂设计提出了挑战。与仅采用NAC的系统相比,NOx再生时,NAC+SCR组合系统中NAC生成的氨（NH3）是所需的特性。组合系统中的SCR需要与单独的SCR技术一样耐热,同时必须能抵抗上游的NAC周期性脱硫时出现的高温稀/浓状态反复变化。研究中,特别为组合系统研发了先进的NAC和SCR催化剂。改进的NAC催化剂展示出更宽广的运行温度窗口,并在减少铂族金属涂敷量的情况下获得了更高的NH3生成活性。先进的SCR具有优异的低温NOx还原效率,即便在高温稀/浓状态反复交替后依然具有极好的耐久性。采用改进的NAC和SCR催化剂后,系统性能显著提高。新研发的催化剂的优势也在车辆上得到了验证。     

蜂窝载体负载V_2O_5-WO_3/TiO_2NH_3-SCR试验研究

针对一使用SCR技术满足欧Ⅳ排放标准的柴油机排气特征,在连续流动固定床反应器上利用NH3作还原剂对一纳米级V2O5-WO3/TiO2催化剂的选择性催化还原NO进行了试验研究,分析了不同温度、空速、NH3与NO物质的量比对NOx转化性能的影响。试验结果表明,温度对催化还原性能的影响最大。在低温下,NOx的转化效率很低,随着反应温度的升高,NOx转化率随之急剧升高,在300℃~450℃范围内达到较高的NOx转化效率;随着NH3与NO物质的量比的增加,还原效率并未明显增加,但NH3的氧化和泄漏越来越严重;空速对低温还原效率也存在影响。     

铜基SAPO-34催化剂原位合成及台架性能研究

使用磷酸三乙胺为结构引导剂与磷源,原位制备Cu/SAPO-34-z催化剂,考察其经800℃-10%-24 h条件处理前后的催化活性,结合XRD,SEM,TG,BET等表征手段分析理化特性,并进一步验证其发动机台架性能。结果表明：磷酸三乙胺制备的SAPO-34分子筛结晶度更高,比表面积达到了682 m²/g,粒径集中分布在1～3μm;焙烧过程中,由于铜铵络合物分解,致使350～450℃区间内失重加剧;高温水热处理对Cu/SAPO-34-z催化剂低温活性影响较小,温度窗口由173～515℃劣化至173～445℃。台架性能测试结果显示：自制SCR样件200℃时NO_x转化率超过90%,220～450℃接近100%,即使空速增至60 000 h^-1,NO_x转化率仍超过98%;温度对氨存储量的影响远大于空速,3种空速下温升导致的降幅分别是86%,86%,57.5%;氨存储率越高,NO_x转化率越高,且变动幅度受温度与空速影响越低;空速越高,氨逃逸量越高;温度越高,尿素停喷前后氨逃逸量差值越小...     

基于WO3阵列的高效PEM电解水铱负载电极

PEM电解水阳极面临高电位强氧化的环境，同时受限于金属铱的高昂价格，开发低成本、高活性与稳定性的析氧电极面临巨大挑战。本文通过操作简单的浸渍法在WO₃阵列表面进行铱负载，得到的Ir@WO₃电极在PEM电解水析氧电极中具有较高的活性与应用化价值。通过优化铱前驱体的浸渍量，当载量为0.15 mg_Ir·cm^-2时，电极呈无序多孔结构，铱在电极表面均匀分布。单电解池测试膜电极2.0 V下性能达到2.3 A·cm^-2，此时铱质量比活性提高至15.5 A·g_Ir^-1，传质极化区域tafel斜率降低至360 m V·dec^-1；相比商业化铱黑喷涂电极，WO₃阵列载体的电极在提高催化剂质量活性与降低电极的传质极化方面具有优势。本研究提供的电极制备方法与性能研究思路对于发展低成本高活性PEM电解水膜电极具有一定的价值。     

三角孔堇菁石陶瓷载体摩托车催化剂的研制

三角孔堇菁石蜂窝陶瓷载体催化剂采用双层设计概念来提高Pd三效催化剂的性能,其中第一层含Pd,第二层含Pd和CeO2,每层都使用氧化铝为载体并加入碱土金属作稳定剂。Pd层在低温下具有高活性,而Pd-Ce层有很强的储氧能力,从而改善了高温下三效催化剂的活性,使Pd催化剂活性达到了Pt/Rh催化剂的效果。     

使用乙醇还原剂的NOx-SCR催化剂的性能评价

采用计算机辅助分析的方法设计了乙醇还原剂添加装置,并使用这套装置在发动机台架上进行了稀燃NOx选择催化还原(SCR)催化剂的性能评价试验.试验结果表明,在30000h-1空速、排温为350 420℃范围的条件下,该催化剂的NOx转化率维持在90%以上,而在低温和高温下的转化率较低;随着乙醇添加量的增加,催化剂NOx转化率提高,但同时会增加THC排放;当空速超过40000h-1后,催化剂性能有所下降.     

新款宝马G11/G12动力系统技术剖析(四)

5.选择性催化剂还原SCR为了满足不断提高的尾气排放规定,宝马在当前柴油发动机上采用以下技术,从而在废气再处理过程中还原氮氧化物:氮氧化物存储式催化转换器NSC选择性催化剂还原SCR选择性催化剂还原SCR是一项宝马高效动力措施,可确保现代柴油机车辆以经济方式运行。SCR系统通过向废气中配给一种还原剂(Ad-Blue~)将氮氧化物还原至最低程度。在此不会影响实际燃     

三元催化剂低温活性材料的开发

为了降低汽车的CO2排放,发动机越来越有必要釆用高效燃烧和小型化增压技术。然而,采用这些技术后排气温度和催化器性能也随之降低。因此,有必要开发低温活性催化剂来降低排放。研究了Pd/CeO2材料,其在低温下可以氧化CO。为了提高催化剂活性,研究了在CeO2材料中添加一些元素。研究发现,添加Zn可以使CO起燃温度降低60℃,这主要是因为添加Zn促进了CeO2材料表面的活性氧释放。然而,重复发动机排气试验表明,净化性能有所降低。碳酸盐抑制了CeO2材料表面活性氧的释放,从而降低了催化剂的净化性能。为了提高催化剂的性能,添加了具有很强CO2吸附能力的高碱性Ba。即使在进行重复发动机排气试验后,这种改性的Ba/Zn/CeO2材料净化性能也没有降低。接下来,在传统催化器上使用LA4循环试验对应用Ba/Zn/CeO2材料的车辆排放效果进行评估。结果表明,相对于没有添加剂的催化剂,排放改善了约10%。新开发的Ba/Zn/CeO2材料已经应用在2016年型的量产催化器上。     

使用乙醇还原剂的NOx-SCR催化剂的性能评价

采用计算机辅助分析的方法设计了乙醇还原剂添加装置，并使用这套装置在发动机台架上进行了稀燃NOx选择催化还原（SCR）催化剂的性能评价试验。试验结果表明，在30000h^-1空速、排温为350～420℃范围的条件下，该催化剂的NOx转化率维持在90％以上，而在低温和高温下的转化率较低；随着乙醇添加量的增加，催化剂NOx转化率提高，但同时会增加THC排放；当空速超过40000h^-1后，催化剂性能有所下降。     

沥青轻组分含量对沥青低温性能的影响分析

沥青是一种典型的感温性材料，其轻组分（芳香分和饱和分的统称）含量对沥青材料的高低温性能有很重要的影响。通过小梁曲试验对含有不同轻组分比例的沥青的软化点、针入度、延度、60℃动力黏度，黏附等级以及不同低温条件下的劲度模量进行了测定，分析了轻组分含量变化对沥青低温性能影响的规律，确定了在保证高温性能的前提下，沥青获得最优低温性能时轻组分的含量。