la0.7sr0.3co1xmxo3(m=pd、rh)稀土鈣鈦礦催化劑nsr性能研究

1、天津大學(xué)碩士學(xué)位論文La0.7Sr0.3Co1xMxO3（M=Pd、Rh）稀土鈣）稀土鈣鈦礦催化劑鈦礦催化劑NSR性能研究性能研究TheNSRCatalyticActivitiesoftheRareearthPerovskitetypeLa0.7Sr0.3Co1xMxO3（M=PdRh）Catalysts學(xué)科專業(yè)：工業(yè)催化研究生：閆惠臻指導(dǎo)教師：李新剛教授天津大學(xué)化工學(xué)院二零一五年五月摘要摘要稀燃發(fā)動(dòng)機(jī)汽車尾氣中排放的氮氧化物（NOx）

2、對(duì)環(huán)境和人體健康產(chǎn)生巨大的危害，所以長久以來，NOx的消除問題一直是人們關(guān)注研究的熱點(diǎn)。鈣鈦礦性催化劑以其低廉的價(jià)格、可調(diào)變的氧化還原性能及高溫?zé)岱€(wěn)定性成為稀燃NOx消除的首選催化劑。本課題組研究發(fā)現(xiàn)La0.7Sr0.3CoO3在稀燃條件下的NOx氧化及儲(chǔ)存能力較強(qiáng)，但在富燃條件下NOx還原能力較弱。為了提高催化劑的還原能力，我們制備了貴金屬Pd摻雜的鈣鈦礦型催化劑La0.7Sr0.3Co0.97Pd0.03O3，發(fā)現(xiàn)它顯示良好的NO氧

3、化能力并在較寬的溫度窗口(275400℃)有較好的NSR活性。為了進(jìn)一步研究貴金屬Pd對(duì)La0.7Sr0.3CoO3催化劑氧化、還原性能的影響，我們利用溶膠凝膠法和浸漬法成功制備了Pd摻雜的LSCP、Pd負(fù)載的PLSC鈣鈦礦型催化劑，并與不含Pd的LSC催化劑進(jìn)行對(duì)比。通過NSC反應(yīng)測試了它們的NO氧化能力，發(fā)現(xiàn)LSCP催化劑的NO氧化能力最高，而未負(fù)載Pd的LSC催化劑的NO氧化能力最差。首先通過XRD對(duì)LSC、LSCP和PLSC催化

4、劑結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)Pd摻雜影響了鈣鈦礦體相結(jié)構(gòu)，Pd負(fù)載則對(duì)鈣鈦礦體相結(jié)構(gòu)沒有影響；通過H2TPR、O2TPD和XPS對(duì)催化劑的氧化還原性能及活性物種進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)表面吸附氧是NO氧化反應(yīng)的主要活性位；通過動(dòng)力學(xué)測試對(duì)催化劑的反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)LSC系列鈣鈦礦型催化劑的NO氧化反應(yīng)路徑遵循LH和ER機(jī)理，表面吸附氧物種首先與NO反應(yīng)，同時(shí)氣相氧和體相晶格氧對(duì)表面活性氧物種進(jìn)行補(bǔ)充，LSCP催化劑由于具有最小的表觀活化能（Ea）和

5、最多的氧化活性位，所以其具有最大的反應(yīng)速率。通過NSR反應(yīng)測試它們的NOx氧化還原能力，發(fā)現(xiàn)LSCP催化劑具有最高的NOx消除效率，而Pd負(fù)載的PLSC催化劑的NOx消除效率并沒有提高。我們發(fā)現(xiàn)PLSC催化劑的Pd幾乎全部負(fù)載于LSC催化劑表面，在反應(yīng)過程中易發(fā)生貴金屬的團(tuán)聚、比表面積減少，從而導(dǎo)致催化劑失活；而Pd摻雜的催化劑在NSR反應(yīng)中顯示出良好的穩(wěn)定性，即稀燃?xì)夥罩幸躁栯x子形式摻雜于鈣鈦礦體相，還原氣氛中被還原出鈣鈦礦體相以金屬

6、Pd處于鈣鈦礦表面，通過對(duì)丙烯的吸附解離促進(jìn)NOx的還原。我們還研究了焙燒溫度、制備方法、Rh摻雜量對(duì)La0.7Sr0.3Co1xRhxO3鈣鈦礦型催化劑結(jié)構(gòu)和性能的影響，通過NSC反應(yīng)測試了這些條件對(duì)它們NOx儲(chǔ)存量和NO氧化能力的影響。我們發(fā)現(xiàn)700oC是LSCR催化劑的最佳焙燒溫度，它顯示出最佳的NOx儲(chǔ)存量和NO氧化能力，過高的焙燒溫度則會(huì)導(dǎo)致催化劑燒結(jié)、失活；Rh的添加增加了LSC催化劑的表面吸附氧數(shù)量（O2TPD和H2TPR