La-Na-Co-Mn-O系钙钛矿型催化剂同时去除柴油机碳颗粒和NOx性能的研究

采用低温燃烧法制备了Na+部分取代La3+的La1-xNaxCo0.5Mn0.5O3系钙钛矿型复合氧化物催化剂。利用程序升温反应(TPR)技术,对催化剂应用于柴油机常规排放物中的碳微粒(soot)和氮氧化合物(NOx)的同时催化脱除性能进行了研究。     

由贵金属取代的钙钛矿催化剂对碳烟的催化性能

用柠檬酸法制备了不同贵金属取代的钙钛矿LaCo0.96X0.04O3(X为Pt、Pd、Rh、Au、Ag)催化剂,用热重法测试了催化剂对碳烟的催化活性,采用程序升温还原法(H2-TPR)、X-射线衍射仪(XRD)、能量谱仪(EDS)和红外光谱(FTIR)对催化剂进行了测试.结果表明,催化剂LaCo0.96Ag0.04O3催化活性最高,起燃温度为449℃,远低于LaCoO3的504℃;各贵金属取代的钙钛矿LaCoO3的TPR还原峰变化各异;XRD特征峰的衍射角向高角度偏移,说明各贵金属进入了钙钛矿结构相;能谱图显示各贵金属进入钙钛矿相的量不同.     

La1-xKxMnO3催化剂同时消除柴油机尾气中NO和碳烟性能

采用溶剂热法制备La_1-xK_xMnO₃(x=0, 0.10, 0.15, 0.20, 0.25)钙钛矿型复合金属氧化物催化剂;通过XRD、FT-IR、SEM、H₂-TPR、XPS、NO-TPD等手段对催化剂的物相组成、表面形貌、氧化还原性能等进行了表征;在常压固定床微型反应装置中评价催化剂同时消除NO和碳烟催化性能.结果表明,制备的La_1-xK_xMnO₃催化剂均具有钙钛矿结构;K部分取代La-Mn钙钛矿结构中La后,颗粒结构得以改善,部分Mn³⁺价态升高为Mn⁴⁺,形成较多氧空位和Mn⁴⁺,提高氧化还原性能和吸附NO性能.活性评价结果表明,La_0.80K_0.20MnO₃催化剂表现出较好的同时消除NO和碳烟催化性能,NO最大转化率(Xmax NO)和对应反应温度(Tmax NO)分别为46.5%和436℃,碳烟起燃温度(T_ig)、CO₂浓度峰值温度(Tmax CO₂)和生成CO₂选择性(Smax CO₂)分别为341℃、454℃和98.8%.     

钙钛矿LaMnO3负载贵金属在催化氧化碳烟中的作用

采用共沉淀法制备钙钛矿LaMnO₃,并用浸渍法在LaMnO₃上负载不同的贵金属得到系列催化剂.利用程序升温氧化反应对催化剂催化氧化碳烟的性能进行了测试.程序升温还原(H₂-TPR)、BET、XRD、SEM和FT-IR等表征手段对催化剂进行了表征.结果表明,当Pd的负载量在0.5%时,催化剂Pd/LaMnO₃的催化性能最好,和单独的LaMnO₃相比,最高燃烧速率温度降低了40℃.当负载量较小和较多时,碳烟起燃温度反而会比LaMnO₃高.在5种贵金属负载的催化剂中,其中Pd催化性能最好,依次为Au、Ru、Pt和 Rh.TPR测试表明贵金属的负载有助于钙钛矿中Mn⁴⁺的还原,对高温时Mn³⁺的还原作用不大.XRD衍射角向低角度出现了少许偏移,显示负载在表面的贵金属部分进入钙钛矿LaMnO₃的晶格结构中,使其晶粒增大;BET和SEM结果表明催化剂在反应后出现了轻微团聚现象.IR图谱显示反应前后,主要特征红外吸收带没有明显变化, 表明催化剂具有较好的结构稳定性.适量的贵金属在钙钛矿LaMnO₃上负载,能够有效地提高催化燃烧碳烟的活性.     

SO2存在下NO在NiO/γ-Al2O3催化剂上的催化氧化

研究了SO2对NO在NiO/γ-Al2O3催化剂上氧化活性的影响，考察了不同反应温度和不同SO2浓度下的NO氧化脱除率和NO2生成浓度随时间的变化。并用XRD、IR、BET等方法测定了反应前后催化剂的物相结合。结果表明，在150℃时SO2的存在对一段反应时间内NO在催化剂表面上的氧化具有很大的促进作用。SO2在NiO/γ-Al2O3上的适量吸附有效地提高了NO催化氧化的活性，但随着SO2吸附量的增加，仙化剂的活会逐渐衰退，提高反应温度会使催化剂的失活速度加快。     

La_(0.9)Ce_(0.1)NiO_3钙钛矿型催化剂四效催化性能的研究

采用溶液燃烧法制备了钙钛矿型催化剂La_(0.9)Ce_(0.1)NiO_3,用于净化柴油车尾气中的碳烟颗粒、氮氧化物、CO和烃类物质,利用XRD方法对催化剂进行了表征,并从催化剂活性评价、碳烟颗粒催化转化效率和催化剂对硫的耐久性三方面考察了催化剂对柴油车尾气的四效催化活性评价结果。实验结果表明制备的催化剂存在明显的钙钛矿结构,且NO最大转化率为25.03%,碳烟起燃温度为235℃C_3H_6的完全转化温度为418℃,并且对硫有较好的耐久性。     

低温等离子体改性对Fe2O3/ACF低温选择性催化还原NO的影响

利用N2低温等离子体对过量溶液浸渍法制备的Fe2O3/ACF（活性炭纤维）催化剂进行了改性,运用BET比表面积、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射光谱（XRD）和傅立叶变换红外光谱（FT\|IR）对催化剂进行表征.同时,对催化剂的NH3选择性催化还原（SCR）NO的催化性能进行了研究.结果表明,活性组分最佳负载量的质量分数为10.3%;N2等离子体改性最优改性电压为6kV,改性时间为3min;随着反应温度的升高,空白ACF上NO转化率先升高再下降,而催化剂上NO转化率呈上升趋势.在NO体积分数1000×10-6、NH3体积分数1000×10-6、O2体积分数5%、空速10040h-1和反应温度240℃的条件下,催化剂3.7%Fe2O3/ACF和10.3%Fe2O3/ACF经N2等离子体改性后,其NO转化率（相对于未改性的）分别提高了16.43%和6.84%.N2等离子体改性催化剂提高了活性组分在ACF上的分散度,增加了ACF表面的含氮官能团,从而提高了催化剂的SCR低温活性.     

Ce_(0.65-x)Co_xK_(0.15)Zr_(0.2)O_2催化碳烟燃烧活性研究

采用柠檬酸络合燃烧法制备了不同铈钴摩尔比的Ce_(0.65-x)Co_xK_(0.15)Zr_(0.2)O_2(x=0,0.15,0.23,0.30,0.38,0.45,0.65)催化剂,采用XRD、SEM、FT-IR与H_2-TPR等技术对催化剂进行表征,并通过程序升温氧化反应(TPO)考察了催化剂不同Ce/Co比对碳烟颗粒物催化燃烧活性的影响。研究结果表明:在松散接触条件下,该系列催化剂催化碳烟颗粒物燃烧活性较高,T_m均小于400℃,当x=0.23时活性最高,T_i与T_m分别为321℃与355℃,催化剂所表现出的高活性受益于样品表面具有大量高活性的细小Co_3O_4颗粒物。     

聚乙二醇辅助Ce0.6Mn0.4Ox催化净化碳烟颗粒物燃烧性能的研究

以进一步提升具有良好碳烟催化燃烧性能的Ce_0.6Mr_0.4O_x催化剂活性为目的,通过共沉淀法制备该催化剂时加入不同分子量的聚乙二醇(PEG).活性测试结果表明,随着PEG分子量的增加,活性先升高后降低.当PEG分子量为6000时,活性最佳,相比未添加PEG的铈锰混合氧化物催化剂,DSC曲线上燃烧最大值对应温度下降了23℃.XRD和Raman测试结果表明,该系列催化剂均形成了立方萤石结构.当添加分子量为6000的PEG时,结合XRD、Raman、XPS、ICP、H₂-TPR和O₂-TPD结果表明,此时Mn^x+进入CeO₂晶格中的量最大,从而产生了更多的表面活性氧,促进了表面化学吸附氧的脱附,表现出了良好的低温还原性能;BET结果表明,该催化剂的比表面积和孔容均优于未添加PEG的催化剂;SEM结果表明,该催化剂在微米和纳米层面均表现出更多的空隙.因此,添加分子量为6000的PEG最有利于促进碳烟催化燃烧.     

La1-xCexFe0.7Co0.3O3-δ网状多层纳米纤维对碳烟催化燃烧性能研究

采用静电纺丝法制备了一系列钙钛矿催化剂La_(1-x)Ce_xFe_(0.7)Co_(0.3)O_(3-δ)(x=0、0.1、0.2、0.3和0.4),并采用XRD、SEM、FT-IR、H2-TPR和O_2-TPD等技术分析了Ce掺杂量对催化剂结构、微观形貌及理化特性的影响.同时,采用程序升温氧化(TPO)技术评价了催化剂对碳烟的催化燃烧活性,探讨了催化剂对碳烟的催化燃烧机理.结果表明:在La_(1-x)Ce_xFe_(0.7)Co_(0.3)O_(3-δ)中掺杂适宜的Ce有助于提高催化剂活性,改善催化剂比表面积和孔容积.在催化剂与碳烟松散接触条件下,当Ce掺杂量(质量百分比)为0.3时,所制备的La_(0.7)Ce_(0.3)Fe_(0.7)Co_(0.3)O_(3-δ)对碳烟的起燃温度(T_(ig))、最大燃烧温度(T_m)和燃尽温度(T_f)分别为329.5、409.8和421.1℃,呈现良好的催化氧化活性.碳烟最大转化效率为98.7%,平均活化能为123 kJ·mol~(-1),CO_2选择率为98.2%,实现了对柴油机碳烟排放污染物有效"过滤+催化燃烧"的双重目标.     

Simultaneous catalytic removal of NOx and diesel PM over La0.9 K0.1 CoO3 catalyst assisted by plasma

The simultaneous removal of NOx and particulate matter(PM) from diesel exhaust is investigated over a mixed metal oxide catalyst of La0.9 K0.1 CoO3 loaded on γ-Al2O3 spherules with the assistant of plasma. It was found that NOx was reduced by PM in oxygen rich atmosphere, the CO2 and N2 were produced in the same temperature window without considering the N2 formed by plasma decomposition. As a result, the temperature for the PM combustion decreases and the reduction efficiency of NOx to N2 increases during the plasma process, which indicated that the activity of the catalyst can be improved by plasma. The NOx is decomposed by plasma at both low temperature and high temperature. Therefore, the whole efficiency of NOx conversion is enhanced.     

制备及反应条件对Pt/Al2O3蜂窝状催化剂性能的影响

采用多次涂层 浸渍法制备了蜂窝状Pt Al2 O3 催化剂 .并对焙烧温度和焙烧时间等不同制备条件和反应温度、O2 浓度和空速等不同反应条件下NOx 的选择性催化还原性能进行了研究 .实验表明 ,蜂窝状Pt Al2 O3 催化剂上NOx 转化率在反应温度为 30 0℃左右时出现最高值 .而随反应温度的升高 ,达到最高转化率所需的O2 浓度不断减小 ,分别为 8% ,6 %和 4 % .这可能是由于在高温下O2 会与NO发生竞争吸附 ,从而阻碍了NO催化还原反应的进行 ;同时随着空速的依次增加 ,催化剂的活性逐渐下降 ,催化剂活性曲线的峰值依次向高温方向移动 .实验还说明 ,在过高的焙烧温度和较长的焙烧时间的制备条件下 ,蜂窝状Pt Al2 O3 的催化性能明显下降 .这是因为高的焙烧温度和较长的焙烧时间能够导致蜂窝状Pt Al2 O3 催化剂的表面发生烧结现象 ,使得催化剂的比表面减小 ,从而导致活性降低 .     

Fe3O4活化过硫酸盐体系同步去除诺氟沙星和铅

采用Fe₃O₄活化过硫酸盐（PS）同步去除水中的NOR （诺氟沙星）和Pb （II）.探讨了Fe₃O₄投加量、PS浓度、初始pH值和Pb （II）浓度对NOR降解的影响.结果表明,NOR的降解符合伪一级反应动力学,在温度为30℃、NOR初始浓度为5.0mg/L、Pb （II）浓度为1.0mg/L、Fe₃O₄投加量为2.0g/L、PS浓度为1.5mmol/L、初始pH值为7.0的条件下,反应120min后,NOR降解率达90.2%,Pb （II）去除率为99.5%.自由基淬灭实验证实,硫酸根自由基（SO₄^-·）是NOR降解的主要自由基.通过LC-MS分析结果推测了NOR可能的降解路径和中间产物.Fe₃O₄活化PS高级氧化工艺可作为一种同步去除有机污染物和重金属的工艺.     

Decomposition of hexachlorobenzene over Al2O3 supported metal oxide catalysts

Decomposition of hexachlorobenzene (HCB) was investigated over several metal oxides (i.e., MgO, CaO, BaO, La₂O₃, CeO₂, MnO₂, Fe₂O₃, and Co₃O₄) supported on Al₂O₃, which was achieved in closed system at a temperature of 300°C. Catalysts were prepared by incipient wetness impregnation with different metal oxides loading and impregnating solvents. The decomposition efficiency of different catalysts for this reaction depends on the nature of the metal oxide used, and Al₂O₃ supported La₂O₃ was found to be the most active one. Pentachlorobenzene (PeCB), and all tetrachlorobenzene (TeCB), trichlorobenzene (TrCB), and dichlorobenzene (DCB) isomers were detected after the decomposition reaction, indicating that the decomposition was mainly a dechlorination process. The detection of all lower chlorinated benzenes suggested the complexity of decomposition and the presence of more than one dechlorination pathway.     

低温SCR脱硝催化剂过渡金属氧化物改性及硫中毒失活机制研究

以浸渍法制备MnOx-CeOx/ACF催化剂.在110~230℃温度范围内,MnOx-CeOx/ACF催化剂具有较好地低温选择性催化还原脱除NOx的活性.结果表明,该催化剂在150℃和230℃的脱硝效率分别达到80%和90%.加入Fe、Cu和V等过渡金属氧化物对MnOx-CeOx/ACF催化剂进行改性.该类过渡金属氧化物的加入对MnOx-CeOx/ACF的活性具有抑制作用.相比于MnOx-CeOx/ACF以及Cu和V改性的催化剂,Fe改性催化剂在一定时期内具有良好的抗SO2性能.在SO2存在下,Fe改性催化剂在初始6h内其脱硝效率保持在75%以上.X射线光电子能谱(XPS)和傅立叶转换红外光谱(FTIR)分析结果表明,催化剂失活包括两部分机制,一是形成硫酸铵盐,可粘附在催化剂表面使催化剂失活;另外一个机制是作为活性成分的锰铈等金属氧化物被SO2硫化形成金属硫酸盐.     

Ag/Cu3(BTC)2复合催化剂的制备及其NH3-SCR催化性能

采用紫外还原的方法成功制备出Cu₃（BTC）₂（均苯三甲酸合铜）负载贵金属Ag纳米颗粒的Ag/Cu₃（BTC）₂复合催化剂,并用于氨法脱硝反应.应用X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、BET测试等手段对催化剂的物理化学性能进行了表征.结果发现Ag纳米颗粒以球状结构高度均匀分散在Cu₃（BTC）₂骨架结构的表面.负载Ag纳米颗粒和Cu-MOF的协同作用,提高了Ag/Cu₃（BTC）₂催化剂的脱硝效率,负载量为15wt%的催化剂表现出最优脱硝效率,在220～260℃达到100%的NO转化率.同时,利用in-situ FTIR技术对NH₃-SCR的反应机理进行了探究.     

三价铁对有机物存在下厌氧氨氧化脱氮的影响

考察了三价铁(2.24～7.84mg/L)存在下厌氧氨氧化系统对有机物的耐受性能,并通过16SrRNA高通量测序技术和定量PCR探究其机理.结果表明,进水COD浓度为50和100mg/L时,4个反应器的氨氮和总氮去除率均较高(＞90％),三价铁的强化作用不明显;进水COD浓度继续升高(150和200mg/L),厌氧氨氧...     

NaHCO3投加量对废铁屑耦合厌氧氨氧化系统脱氮效能的影响

考察了进水中Na HCO3投加量对废铁屑耦合厌氧氨氧化系统脱氮效能的影响.结果表明,Na HCO3投加量由250mg/L逐渐减少至125mg/L,常规厌氧氨氧化系统(R1)TN去除率下降至65%以下,污泥比活性下降约16%,而废铁屑(10g)耦合厌氧氨氧化系统(R2和R3)TN去除率提升至76.9%～82.2%,并且污泥比活性比R1高39.5%～51.4%;NaHCO₃投加量的减少同时造成R1中ΔNO₃^--N/ΔNH4+-N比逐渐升高至0.34,而R2和R3中ΔNO₃^--N/ΔNH₄⁺-N比低至0.2～0.21.进水中无机碳源(IC)不足(而非pH值或碱度)是导致R1脱氮效能恶化的主要原因,废铁屑耦合厌氧氨氧化系统可以有效应对无机碳源不足产生的不利影响并提升系统的脱氮效能.此外,在无机碳源不足(IC/TN=0.04)的条件下,废铁屑与厌氧氨氧化直接耦合系统(R2)比间接耦合系统(R3)具有更高的脱氮效能、污泥比活性以及NO_3...