la1xsrxco0.8fe0.2o3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 La1-xSrxCo0.8Fe0.2O3 稀土鈣鈦礦催化劑 稀土鈣鈦礦催化劑 NSR性能研究 性能研究 The NSR Catalytic Activities of the Rare-earth Perovskite-type La1-xSrxCo0.8Fe0.2O3 Catalysts 學(xué)科專業(yè)：工業(yè)催化 研 究 生：馬愛靜 指導(dǎo)教師：李新剛 副教授 天津大學(xué)化工學(xué)院 二零一二年六月 摘 要 氮氧化物儲存還原

2、(NSR)技術(shù)是消除稀燃汽車發(fā)動機(jī)尾氣中 NOx 的有效手段。本文采用檸檬酸-EDTA 絡(luò)合的溶膠-凝膠法制備了 La0.7Sr0.3Co0.8Fe0.2O3 催化劑。通過對新鮮和 NOx 儲存后催化劑的 TG 和 H2-TPR 表征，確定了儲存在催化劑上硝酸鹽的最佳還原溫度為 300 oC，在該溫度下采用不同的還原劑(CO、C3H6和 H2)對儲存后催化劑進(jìn)行了不同時間的還原處理。CO 作還原劑時 5 min 就能將儲存的硝酸鹽的還原

3、，還原速度最快。三種還原劑中，CO 的還原能力最強。對催化劑樣品進(jìn)行了 60/30 min 的 NOx 儲存-還原三次循環(huán)測試后， 只有以 CO 為還原劑的樣品一直保持不斷增加的 NOx 儲存量。循環(huán)后的 XRD 表明，CO 還原的樣品中生成了 Sr3Fe2O7 化合物，催化劑的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)被部分破壞。然而，多次NOx 儲存-還原循環(huán)過程對催化劑的形貌影響并不明顯。 預(yù)硫化處理后 La0.7Sr0.3Co0.8Fe0.2O3 催化劑表現(xiàn)了

4、高的抗硫性能。H2-TPR、XPS 和 EXAFS 結(jié)果顯示，硫化后催化劑中生成了 Fe2(SO4)3 抑制了相鄰 Sr 位的硫中毒。分別采用高溫 H2 還原和溶液洗滌的方法對硫化后的催化劑進(jìn)行了脫硫處理， 高溫還原的方法在有效除去硫酸鹽的同時會破壞催化劑的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。 700 oC 空氣氧化再生處理可以恢復(fù)催化劑的結(jié)構(gòu)和 NOx 儲存性能，特別是 600 oC 下用 10% H2 還原后的催化劑再生率達(dá)到了 100%。 通過對 La0

5、.7Sr0.3Co0.8Fe0.2O3 催化劑 NSR 循環(huán)條件的探索，確定了最佳的實驗的條件。 但是， La0.7Sr0.3Co0.8Fe0.2O3 催化劑本身的 De-NOx 效率偏低， 只有 25%左右。與少量貴金屬 Pt 催化劑混合后，鈣鈦礦催化劑的 NOx 消除效率提高也不明顯。增加 Sr 的摻雜量(0.4-0.7)后，催化劑的物相仍然以鈣鈦礦為主，但各催化劑的 De-NOx 活性有了明顯提高，特別是 Sr50 樣品的 NOx

6、 消除效率達(dá)到 100%，N2 的選擇性也是 100%。對 Sr50 催化劑的 H2-TPR、O2-TPD 和 XPS 表征結(jié)果表明，該催化劑中存在大量的化學(xué)吸附氧物種。這些氧物種是 NSR 循環(huán)的活性物種，他們可以在氧化條件下氧化 NO 同時貧氧條件下從催化劑上脫附活化還原劑，使儲存的硝酸鹽的得到有效還原。Sr50 催化劑擁有很好的抗硫表現(xiàn)，預(yù)硫化后不僅具有比較高的 NOx 儲存量和 NO-to-NO2 轉(zhuǎn)化率， 而且 De-NOx