NSR氮氧化物存储还原催化剂教学课件.ppt

然而，在化学当量和还原条件下，一些相邻贵金属的硫酸盐逐渐被还原分解。硫酸盐颗粒大小和它的分解率之间的关系如图14显示。测量采用XRD。硫酸盐颗粒尺寸越小，硫酸盐的分解越容易。因此，我们试图找到NOx存储化合物的最佳化学组成成分来抑制硫酸盐颗粒长大，同时寻找一些添加剂。结果证明，改进后的NSR催化剂能分解硫酸盐，并可以提供实际使用。 实验结果与讨论 3.4 NSR催化剂在车辆测试中的性能 在日本10-15工况使用配备了1.81稀薄燃烧发动机的客车测试中，改进的新鲜催化剂具有90%的NOx转化率。在进行耐久性试验后（相当于运行100 000km，使用日本的常规汽油，含有30?ppm的硫化合物），该催化剂还有60%的NOx转化率。这一结果表明，在使用低硫含量的汽油燃料时，NSR催化剂具有足够的耐久性。 实验结果与讨论 4、结论 开发了关于稀薄燃烧发动机的具有NOx储存还原功能的新概念三效催化剂。在配备了稀薄燃烧发动机的轿车上进行的日本10-15工况实验中确认，在最初使用阶段该催化剂有90%左右的NOx的转化率并具有优异的耐久性。 研究了NSR催化剂的NOx净化机理。在氧化条件下， NOx在贵金属上被氧化并与邻近的NOx存储化合物结合成硝酸盐而存储下来。然后，所存储的NOx分两个步骤还原成N2：第一步为硝酸盐的分解，第二步为在贵金属上与还原剂发生的反应。 用于汽车稀燃发动机的新概念三效催化剂： 存储还原催化剂 稀薄燃烧 为提高汽油机动力及燃油经济性，减少 和HC等温室气体排放，稀燃汽油发动机应运而生。在保证发动机对外输出扭矩变动较小和NOx排放不超过上限的前提下，控制空燃比A/F在大于理论空燃比14.7的稀燃情况下燃烧运行，这种燃烧方式为稀薄燃烧(Lean-Burn)。 三效催化剂 顾名思义，三效催化剂能同时净化汽车尾气中的三种有害成分，是现今最为常见的汽车尾气催化剂，又被称为三元催化剂(Three-Way Catalyst，简称TWC)。它能催化汽车尾气中的CO、HC、NOx三种有害物质转化为CO2、N2、H2O等无害物质再排入大气。 三效催化剂主要由四部分组成：载体、氧化铝涂层、活性组分和助剂。 摘要 开发了用于稀薄燃烧发动机的新概念三效催化剂，并且研究了NOx的净化机制。该催化剂由贵金属、铝氧化物和其他一些金属化合物如NOx存储化合物等组成。在氧化条件下， NOx在贵金属作用下被氧化并与NOx存储化合物结合成硝酸盐而存储下来。在化学当量和还原条件下，所存储的NOx还原为N2。NOx存储容量会因为硫而降低。改进的催化剂在日本10-15工况测试中表现出足够的NOx转化耐久性。 1、绪论 减少汽车CO2的排放对于防止温室效应具有很重要的作用。汽油燃料的稀燃发动机是提高客车燃料效率的关键技术之一。然而，在使用传统的三效催化剂时，排放的NOx在氧化条件下不能被净化，致使稀燃操作条件收到限制。即，当稀燃发动机在稀燃条件下运行时，NOx的排放量会增多。如果可以用一个新的催化剂净化NOx，稀燃工作条件范围可以加宽，燃料效率也可以提高。 最近，在氧化条件下选择性地还原NOx的催化剂得到了广泛的研究。这些催化剂的著名的例子有铜离子交换沸石(铜-ZSM-5)，氧化铝，负载在氧化铝上的碱金属，及负载在沸石上的贵金属。但是，这些催化剂在实际运用上有许多问题，如低的NOx转化率，窄的温度窗口和不足的耐久性等。 绪论 新概念三效催化剂由贵金属，铝氧化物和其他一些金属化合物组成。在配备了稀薄燃烧发动机的轿车上进行的日本10-15工况排放测试显示，这些催化剂对NOx的转化率在动态氧化条件下要高于静态氧化条件下。这些新的催化剂被称为“NOx存储还原催化剂（NSR催化剂）” 。在本报告中，研究了NOx的净化机理，其老化的原因和改进的催化剂在车辆测试中对NOx的净化性能。NSR催化剂的稀薄燃烧系统在另一篇文章中详细说明了。 绪论 2、实验过程 催化剂制备采用贵金属（主要是铂），各种碱和碱土金属（主要是钡）和用作载体的稀土氧化物浸渍而成。在许多情况下，载体采用氧化铝。用二氧化硅作载体时，无氮氧化物存储功能。 催化剂对NOx转化率是利用模拟废气每隔几分钟交替氧化和还原条件来测定的。典型的模拟废气的气体组成如表1所示。用MEXA(Horiba)化学发光氮氧化物分析仪测量NOx浓度。 使用配备1.81稀薄燃烧发动机的客车进行实验。 表1 NOx存储还原反应中典型的气体组成 实验过程 3、实验结果与讨论 3.1 NSR催化剂的NOx净化现象 当模拟气体交替流入氧化和还原条件下时，NOx的净化行为如图1所示。 NOx在氧化条件下去除，随着时间的推移出口气体中NOx的浓度逐渐增加。当催化剂长时间暴露于氧化条件下的模拟气体中时，出