V-,2-O-,5--Al-,2-O-,3--TiO-,2-催化劑上乙醇催化氧化性能的研究.pdf

1、隨著石油儲量的日益減少以及汽車工業(yè)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)車用燃料汽油、柴油的供應(yīng)日益緊張，為此世界各國紛紛尋找清潔的替代燃料來替代傳統(tǒng)的車用燃料汽油和柴油來擺脫對石油的過分依賴，以緩解車用燃料的緊張供求矛盾。我國也日益關(guān)注乙醇燃料車的開發(fā)，目前國家已經(jīng)制定了相關(guān)規(guī)劃，在部分地區(qū)開始推廣乙醇汽油車。乙醇燃料雖然其本身不含硫、氮、磷等雜質(zhì)以及乙醇燃料車尾氣中的CH、CO及NOx的含量較汽油車少而被譽為清潔燃料。但乙醇燃料車尾氣中未完全燃燒的乙醇以

2、及乙醇燃燒的中間產(chǎn)物醛、酮的含量明顯增加，醇和含氧化合物為刺激性氣體，有很高的光化學(xué)活性，是生成光化學(xué)煙霧的主要前驅(qū)體之一，另外甲醛、乙醛具有遺傳毒性。因此，開展乙醇燃料車尾氣凈化研究有著十分重要的意義。研究和開發(fā)質(zhì)優(yōu)價廉的催化劑并使之能夠完全催化氧化乙醇及其中間燃燒副產(chǎn)物尾氣是乙醇燃料車在全國推廣應(yīng)用的一個重要前提。由于乙醇燃料汽車尾氣凈化的對象主要是乙醇、乙醛等低分子含氧有機物，且尾氣溫度低，所以要求凈化催化劑具有良好的深度氧化性能

3、和低溫活性。 本課題在前期工作的基礎(chǔ)上，試圖減少貴金屬用量或者完全不用貴金屬而用過渡金屬等來代替貴金屬作為催化劑的活性組分。在大量實驗的基礎(chǔ)上，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，以γ-Al2O3-TiO2復(fù)合氧化物為催化劑的載體，以質(zhì)量含量為5％的過渡元素V為催化劑的活性組分的催化劑上乙醇、乙醛的催化氧化有較高的反應(yīng)活性，并對催化劑進(jìn)行了XRD、BET表征。得出結(jié)論如下: (1)催化劑的制備工藝對催化劑的性能有很大的影響。V浸漬時間12h，焙燒溫度50

4、0℃，焙燒時間5h的催化劑的性能最佳，其T50，T95分別為170℃，215℃。 (2)條件實驗對催化劑的性能也有很大的影響。氧氣含量在5％-8％范圍內(nèi)、乙醇進(jìn)料濃度小于1000ppm、空速在24000h-1時，催化劑上乙醇的催化氧化效果最好。 (3)5％V/Al2O3-TiO2催化劑上甲醇、乙醇和乙醛的轉(zhuǎn)化率都比較高，其中，甲醇的活性最好，在125℃時，轉(zhuǎn)化率已經(jīng)超過50％，其次是乙醛和乙醇。三者在175℃以上時其轉(zhuǎn)化

5、率均達(dá)到95％以上，說明V/Al2O3-TiO2催化劑且對多種污染物具有良好的同時凈化效果。 (4)在標(biāo)準(zhǔn)5％V/Al2O3-TiO2催化劑中，三氧化鋁是以γ-AI2O3的形式存在的，二氧化鈦是以銳鈦礦型的晶體結(jié)構(gòu)存在的，而含V物種主要是以V2O5形式存在。 (5)不同焙燒溫度催化劑的XRD表明，焙燒溫度低于500℃的催化劑的晶體結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生變化，700℃的催化劑中的TiO2晶體結(jié)構(gòu)由銳鈦礦型轉(zhuǎn)化為金紅石型，V2O5的V