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本文尝试将组合化学方法引入到NO<,x>储存-还原催化剂的研究中,对具一定抗硫性能的新型NO<,x>储存-还原催化剂进行研究。
以γ-Al<,2>O<,3>为载体,设计了三级筛选过程,在初级催化剂库中优选出具有良好NO<,x>氧化能力的活性组分Mn,在次级催化剂库中筛选出具有优良NO<,x>储存能力的储存组分Ba,在三级催化剂库中优化了Mn/Ba/Al<,2>O<,3>的组成,得到了具有优异NO<,x>氧化-储存能力的催化剂5Mn/15Ba/Al<,2>O<,3>。
XRD、TPR.、XPS、TPD等研究结果表明,Mn是主要的氧化活性组分且具有一定的储存能力,是低温下的主要储存活性中心。研究发现,虽然5Mn/15Ba/Al<,2>O<,3>催化剂在贫燃期能有效吸附NO<,x>,但在富燃状态下不能将NO<,x>有效还原,导致整体NO<,x>转化率偏低,且该催化剂的抗硫性能不佳,SO<,2>易与Mn和Ba发生反应生成硫酸盐导致储存能力的丧失;但随着温度的升高,在相同SO<,2>含量下,该催化剂的NO<,x>转化率缓慢升高,说明催化剂的硫酸盐相对Pt/Ba/Al<,2>O<,3>更易分解,有利于催化剂的再生。5Mn/15Ba/Al<,2>O<,3>催化剂具有非常高的NO<,x>氧化-储存活性,并在350℃下活性最高。NO在5Mn/15Ba/Al<,2>O<,3>上被有效氧化成NO<,2>,并与金属氧化物反应生成表面硝酸盐。为了提高催化剂的还原活性同时保留优越的储存性能,本论文设计了两种组合催化剂:(1)将制备好的1Pt/15Ba/Al<,2>O<,3>与5Mn/15Ba/Al<,2>O<,3>机械混合,记为组合催化剂I(Combined Catalyst I):(2)将5Mn/15Ba/Al<,2>O<,3>置于1Pt/15Ba/Al<,2>O<,3>床层之上,中间用石英棉隔开,记为组合催化剂Ⅱ(Combined Catalyst Ⅱ)。
组合催化剂在动态储存-还原实验中表现出了优异的NO<,x>脱除性能,在贫燃期能有效将NO<,x>储存,切换到富燃期后能迅速释放储存的NO<,x>并将其还原,在贵金属用量减少一半的情况下,得到了比典型NSR催化剂Pt/Ba/Al<,2>O<,3>更高的NO<,x>转化率。在耐硫实验中,考察了SO<,2>含量对组合催化剂NO<,x>储存.还原性能的影响,随着SO<,2>含量含量的升高,组合催化剂表现出失活行为,但抗硫性能仍佳于Pt/Ba/Al<,2>O<,3>催化剂。这是因为SO<,2>首先与5Mn/15Ba/Al<,2>O<,3>催化剂作用保护了贵金属组分避免了严重的硫中毒。