NSR(NOx存储还原)是柴油发动机尾气中氮氧化物净化的一项有效的催化技术。在该项技术中,NO氧化反应为其中的关键步骤。商用的Pt基NO氧化催化剂成本高,热稳定性差,因此开发低廉高效的Pt基取代催化剂受到越来越多的关注,已成为目前的研究热点之一。本文以MnOx-CeO2复合氧化物为研究对象,考察了催化剂制备工艺对活性的影响,研究了MnOx-CeO2催化剂上NO氧化反应的动力学行为,为MnOx-CeO2复合氧化物的应用提供基础数据。
本文通过共沉淀方法合成了Mn含量为10％~50%(mol%)的MnOx-CeO2复合氧化物,对最优化样品在550~750oC进行了焙烧。利用XRD、BET、EPR、Raman、TPR、XPS和OSC等方法表征了催化剂的结构,同时考察了催化剂的热稳定性;消除了内外扩散后,考察了MnOx-CeO2催化剂上NO氧化反应的动力学行为,获得了表观活化能、指前因子以及反应级数等重要动力学参数。
研究结果表明,新鲜MnOx-CeO2样品CeO2以立方萤石结构形式存在,而MnOx以无定型态存在。随着Mn含量升高,NO氧化活性逐渐升高,Mn含量为40%的催化剂NO氧化活性最高,Mn含量达到50%时,活性下降。锰氧化物以无定型态和混合价态存在于CeO2的表面,提高了纯氧化物的NO氧化性能。焙烧温度的提高使催化剂逐渐烧结、Mn4+含量以及活性氧量下降,750oC焙烧的样品NO氧化活性明显降低。
动力学研究结果显示,MnOx-CeO2催化剂上NO氧化反应的表观活化能为47.0±3.2KJ/mol,NO、O2和NO2的反应级数分别为1.0、0.5和-1.0。虽然反应气氛中氧气浓度远大于计量比,但是随气相氧浓度的增加,NO反应速率增加。产物NO2对NO氧化反应具有抑制作用。不同焙烧温度所得催化剂NO氧化的活化能为一常数,焙烧温度并没有改变NO氧化的反应机理。
- 作 者：
- 崔明山
- 学科专业：
- 化学工艺
- 授予学位：
- 硕士
- 学位授予单位：
- 天津大学
- 导师姓名：
- 沈美庆
- 学位年度：
- 2013
- 研究方向：
- 语 种：
- chi
- 基金项目：
