论文部分内容阅读
柴油车尾气中排放的氮氧化物(NOx)是主要的空气污染源之一。目前已有许多关于车用催化剂性能的报道,但仍有许多问题亟待解决,如高温稳定性不好,低温活性差等。因此,如何制备能够满足实用要求的高效蜂窝状催化剂是重要的研究课题。堇青石蜂窝状陶瓷载体具有很低的热膨胀系数、突出的抗热冲击性,以其为载体制备蜂窝状催化剂用于催化NOx的研究已成为人们关注的热点。因此,本论文采用具有良好SCR性能的Fe-Mo/ZSM-5为活性组分涂覆在蜂窝状堇青石陶瓷载体上。重点研究了不同涂覆方法、表面活性剂以及载体种类对蜂窝状催化剂催化还原NOx性能的影响。同时采用XRD、FT-IR、BET、SEM等技术对蜂窝状催化剂的体相结构、表面离子形态等进行了表征,以确定结构组成与催化活性的关系,为制备优良的蜂窝状催化剂提供实验基础和理论依据。本论文主要结论如下:(1)使用不同涂覆方法制备的蜂窝状催化剂,其涂覆量、在热冲蚀和水汽冲蚀下的脱落损失率均不同。以美国康宁公司生产的堇青石蜂窝陶瓷为载体(AC),羧甲基纤维素为表面活性剂,使用超声波辅助浸涂法超声30min,涂覆3次制备的蜂窝状催化剂的涂覆量达到46%、经过热冲蚀和水汽冲蚀实验后的催化剂涂覆量损失率在10%以下。对此蜂窝状催化剂进行氮氧化物的催化还原测试,在同温度下蜂窝状催化剂的催化活性高出粉末状Fe-Mo/ZSM-5催化剂40%以上。当温度达到573K后,NOx催化转化率达到100%,随着温度的升高其转化效率稳定在100%。说明所制备的蜂窝状催化剂具有很高的氮氧化物催化还原性能。因此这种蜂窝状催化剂具有很强的实用性。(2)蜂窝状催化剂催化还原NOx的活性与Fe-Mo/ZSM-5催化剂的涂覆量有关。一定范围内,随着涂覆量的增加蜂窝状催化剂的催化性能增大。(3) XRD结果表明,蜂窝状Fe-Mo/ZSM-5催化剂上出现了明显的ZSM-5、MgO、Al2O3、SiO2等特征峰。说明Fe-Mo/ZSM-5与堇青石陶瓷载体很好的结合。另外,在1173K焙烧1小时后其晶相没有明显变化,并结合热冲蚀实验结果,说明所制备的蜂窝状催化剂具有高温热稳定性。(4) FT-IR结果表明,蜂窝状催化剂谱图上堇青石的特征峰强度有不同程度的降低,同时出现了Fe-Mo/ZSM-5的特征峰。分析原因可能是Fe-Mo/ZSM-5与堇青石陶瓷载体发生化学吸附所致。(5) BET结果表明,相比较于空白堇青石蜂窝陶瓷载体,所制备的蜂窝状催化剂比表面积增大,微孔数增多,形成了具有典型的形状和尺寸的狭缝状孔结构的多孔材料,利于蜂窝状催化剂催化活性的提高。(6) SEM结果表明,Fe-Mo/ZSM-5晶粒致密均匀地涂覆在堇青石表面。而经过热冲蚀后,蜂窝状催化剂表面上的Fe-Mo/ZSM-5发生团聚,不再均匀地生长,而是形成厚度不均的团聚物。