LaBO_3钙钛矿型复合氧化物同时消除柴油机尾气炭颗粒和NO

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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

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
I 3 的纳 米微粒 L 1 x o. 0 s 钛 矿型 + a a一 NaC o .O 钙 5 Mn 5
0 钙钛 矿型 复合 氧化 物催 化剂 。 3
12 催化剂 表征 .
X射 线衍射 分析 ( D) 用 日本 X D一7 0 XR 采 R 00 型 X射线衍 射仪 对 各样 品进 行 X射 线 衍 射 分 析 , 以确 定 AB 结构 的形 成 , 验条 件 为 : O3 实 CuKa辐 射 , 压 4 V, 电流 3 管 0k 管 0 mA, 描 角 度 1 。 扫 0 ~
Na的硝 酸盐 溶于适 量 的 去离 子水 中 , 与一 定 量 并
的柠檬 酸络合 剂水 溶 液 混合 , 热 混合 液 , 其 沸 加 使
腾 、 缩 、 至爆 炸 分 解 得 到 催 化 剂 的前 驱 体 , 浓 直 然 后 , 80 焙 烧 2 在 0℃ h进 行 固 相 反 应 , 到 L 得 a一
Na. M n  ̄ Co 0

引起 了人 们 的关 注。Teak ro a等[ 评 价 了多 种 2 ] 催化 剂 的综合性 能 , 果表 明钙钛矿 型催化 剂性能 结 较好 。 文献 [ 还详 细研究 了 I —Mn 2 ] , a —O钙 钛矿型 催化 剂 的性能 , 进一步 证 明该 类催化 剂可 以有效地 同时去 除柴油 机排放 的 N 和 P M。. 本文 用 低 温 燃 烧 法 r 合 成 了 Na 分 取 代 6 ] +部
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环境 保护 科学
第3 3卷
第4 期
20 0 7年 8月
L —N —C —Mn a a o —O系钙钛矿型催化剂同时去除 柴油机碳颗粒和 N z O 性能的研究
Iv sia in o t lt t i f a N — CO Mn O e o s i - n e t t f g o Ca ay i Ac i t o — a c vy L — — P r v kt e- t p ie o mut n o s R mo a f e e o tP riua e n y e Oxd sf rSi l e u e v l s l o a t lt s a d NO a o Di S c

钙钛矿型氧化物LaBO3对SDBS的光催化降解研究

钙钛矿型氧化物LaBO3对SDBS的光催化降解研究
第1 期
邹 文静 , 等: 钙钛矿型氧化物 L a B O , 对S D B S的光 催化降解研究
・ 5・
钙钛矿型 氧化物 L a B O 3对 S D B S的光 催 化 降解 研 究
邹文静 , 陈雪羽 , 张永航 , 廖 莉玲h , 周清娣。
( 1 . 贵Leabharlann 阳市 乌当区生态文明建设局 乌当 区环境监测站 , 贵 州 贵 阳 5 5 0 0 1 8 ;
SDBS. Th e d e g r a d a t i o n r a t e o f La Co O3 f o r S DBS i s P t o 8 5. 1 9 % wi t h UV l i g h t ,whe n t h e c o n c e n t r a t i o n o f c a t ly a s t i s 2. 5
2 . 贵州师范大学 化学 与材料科学学 院 , 贵州 贵 阳 5 5 0 0 0 1 ;
3 . 悉尼大学 化学学 院 , 澳大利亚 悉尼 N S W 2 0 0 6 )
摘要 : 本文采用 了溶胶 一凝胶法 和流变 相法合成 出 L a B O 3型钙钛矿复合氧化物 , 其中 B为 C r 、 Mn 、 F e 、 C o 、 N i , 并 以 x衍射线和透射 电镜 T E M对其结构进行表征 , 重点研 究了合成 的催 化剂对表 面活性剂 十二烷基苯 磺酸钠 的光催化 降解效 果。结果表 明 L a C o O 3 对S DB S的降解有较高的活性。在紫外光下 、 催化剂的量为 2 . 5 g / L 、 p H值 = 6 、 S D B S的初始 质量 浓度为 2 5 m#L, L a C o O 3 对S D B S 溶液有较好的降解效果 , 降解率 达到 8 5 .1 9 %。 关键词 : 钙钛矿 ; 制备 ; 光催化降解 ; S DB S 中 图分 类 号 : T Q 1 3 3 . 3, T Q 0 3 2 . 4 文献标识码 : A

钙钛矿型催化剂LaNiO3、LaCoO3同时催化净化柴油车尾气中NOx和碳烟颗粒物

钙钛矿型催化剂LaNiO3、LaCoO3同时催化净化柴油车尾气中NOx和碳烟颗粒物

Si mu l t a ne o u s Re mo v a l o f No a n d S o o t o v e r Pe r o v s ki t e - Ty pe
Co m pl e x Ox i d e s Ca t a l y s t s La Ni O3 a nd La Co O3
率提 高 1 0 4 以 上 。 钙 钛 矿 催 化 剂 上 的 碳 烟 颗 粒 物 氧 化 过 程 有 2个 途 径 : 在低温时, NO 被 氧 化 成 N0z , 然 后 碳 烟 颗 粒 物 被 NOz氧 化 ; 在 高温 时 , 碳 烟 颗 粒 物 同 时 被 催 化 剂 表 面 活 性 氧 和 N O2氧 化 。
Ab s t r a c t : L a Ni O3 a n d La Co 03 p e r o v s k i t e c a t a l y s t s f o r s i mu l t a n e o u s r e mo v a 1 o f n i t r o g e n 0 X —
钙钛矿型催化剂 L a N i O 3 、 L a C o O 3 同时 催 化 净 化 柴 油车尾气 中 N O 和碳烟颗 粒物
高永华 , 崔佳 丽, 高 利 珍
( 太 原理工大学 环境科学与工程 学院 , 太原 0 3 0 0 2 4 )
摘 要 : 采 用 溶 胶 凝 胶 法 制 备 了 La Ni o。 、 L a CO O。纳 米 钙 钛 矿 型 复 合 氧 化 物 催 化 剂 , 用 于 同 时
去 除 柴 油 车尾 气 中碳 烟 颗 粒 物 和 氮 氧 化 物 。 实 验 结 果 表 明 : La Ni O。催 化 剂 呈 现 出 优 良 的 同 时 去 除

LaBO_3钙钛矿催化剂的VOCs催化燃烧特性

LaBO_3钙钛矿催化剂的VOCs催化燃烧特性

( c s ezn )I o t tL C O n a O3 rsne i e r c x gnbcueo ss utrs f no s h a ne e.nc n a , a o 3adL Ni eetdr h r uf eo y e ea s fi t c e o in u b r s p c s a t r u a dfcsadwee o dctls r aa t o ut no y eae eet n r o ayt f tl i cmb s o f x g ntd , g a so c y c i o VOC ( c s ty ct e n ctn ) s s ha h l e t a d eo e. u e a a a
C a al i pr pe te o BO 3 t ytc o r i s f La pe ov kie a al t i VO C s o busi n. ZH OU Yi g,LU Ha fng,ZHA N G r s t c t yss n c m to n n-e
Ho gh a C E Y nfi ( stt f aa t ec o n ier g C l g f hmia E gn eigadMa r l n -u , H N i— 。I tueo tl i R at nE g ei , ol e e cl n ier n t i s e ni C yc i n n e oC n e a S i c , hj n nv r t f eh oo y H n z o 04 C ia. hn n i n e tl cec, 0 23 (O: c n e Z ei gU iesyo c nlg , ag h u3 1, hn ) C iaE v o m na ine 2 1, 1) e a i T 1 0 r S 2

La_K_Co_Mn_O钙钛矿型复合氧化物同时去除碳颗粒和NO_X的性能

La_K_Co_Mn_O钙钛矿型复合氧化物同时去除碳颗粒和NO_X的性能

第一作者:王军利,男,1982年生,硕士研究生,研究方向为环境友好催化与清洁生产。

#通讯作者。

3北京市属市管高等学校人才强教计划资助项目(No.BJJ WR20051102);重质油国家重点实验室开放课题基金资助项目(No.2007201)。

La 2K 2Co 2Mn 2O 钙钛矿型复合氧化物同时去除碳颗粒和NO X 的性能3王军利1,2 王 虹2# 孙志强2 任晓光2(1.北京化工大学化工学院,北京100029;2.北京石油化工学院化工系,北京102617) 摘要 采用柠檬酸络合燃烧法合成制备了La 1-x K x Co 0.5Mn 0.5O 3(x 为K +取代量,x =0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5)系列钙钛矿型复合金属氧化物催化剂,以X 射线衍射、红外光谱和比表面积等手段对该催化剂进行表征,以常压固定床微型反应器程序升温氧化还原反应技术评价该催化剂同时去除模拟柴油机尾气中炭黑颗粒(表征柴油机尾气中的碳颗粒)和NO X 的催化性能。

结果表明,K +部分取代LaCo 0.5Mn 0.5O 3中的La 3+后,催化剂催化性能得到明显改善,炭黑颗粒的起燃温度(T ig )、峰值温度(T m )和燃尽温度(T f )均降低,NO X 的转化率提高,最高为16.6%;La 0.6K 0.4Co 0.5Mn 0.5O 3具有最佳的催化性能,炭黑颗粒的T ig 、T m 和T f 分别为305、350、379℃,炭黑颗粒燃烧产物中CO 2的体积分数为98.8%,NO X 转化率为15.5%。

关键词 钙钛矿 柴油机尾气 催化剂 碳颗粒 NO XPerform ance of La 2K 2Co 2Mn 2O oxide catalysts for simultaneous removal of soot and N O X from diesel engine exh aust W ang J unli 1,2,W ang Hong 2,S un Zhiqiang 2,Ren X iaoguang 2.(1.College of Chemical Engineering ,B ei j ing Universit y of Chemical Technolog y ,B ei j ing 100029;2.Department of Chemical Engineering ,B ei j ing I nstitute of Pet rochemi 2cal Technology ,B ei j ing 102617)Abstract : A series of perovskit 2type oxide catalysts La 1-x K x Co 0.5Mn 0.5O 3were prepared in the lab.The cata 2lysts were characterized by XRD ,FT 2IR and B ET.The catalytic activity of the catalysts for simultaneous removal of soot and NO X f rom diesel engine exhaust was examined by the temperature programmed reaction (TPO )technique.The catalytic activity of the LaCo 0.5Mn 0.5O 3catalyst was significantly improved after a portion of its La 3+content was replaced by K +.The La 0.6K 0.4Co 0.5Mn 0.5O 3performed the best with a lower temperature of soot combustion ;T ig ,T m and T f were 305℃,350℃and 379℃,respectively.Its selectivity for CO 2generated was 98.8%and that theNO X conversion rate was 15.5%.K eyw ords : perovskite ;diesel engine exhaust ;catalyst ;soot ;NO X 柴油机凭借良好的动力性、经济性和耐久性等优点日益得到广泛的应用。

镧基钙钛矿型催化剂的NO氧化催化性能研究

镧基钙钛矿型催化剂的NO氧化催化性能研究

镧基钙钛矿型催化剂的NO氧化催化性能研究稀燃技术凭借其良好的高效节能性,赢得了人们的青睐,同时使得稀燃发动机技术得到了快速发展。

应用于稀燃发动机尾气控制的技术便应运而生,其中主要包括NSR、SCR、DOC以及DPF等技术,而NO氧化步骤又是上述诸多控制技术中的关键环节,而钙钛矿型氧化物催化剂材料以其优异的催化性能、稳定的晶体结构以及低廉的价格,被认为是潜在的最具应用于机动车尾气净化处理技术前景的新型催化剂。

本论文采用溶胶凝胶法,制备了镧基钙钛矿型氧化物LaMeO3(Me=Mn, Fe,Co)催化剂,用于NO氧化反应的研究,发现制备的样品均得到了单一晶相的钙钛矿结构。

实验结果表明,LaCoO3的NO氧化性能最高,而LaFeO3的活性最差,LaMnO3的催化活性和结构稳定性均居中。

钙钛矿表面吸附NO的能力以及催化剂自身的的氧化还原性能是控制NO氧化反应的关键因素。

高温水热老化后,催化剂颗粒聚集长大,烧结现象明显,比表面积下降,催化活性也随之明显下降。

考察了Co的掺杂改性对LaFeO3钙钛矿催化剂的NO氧化催化活性以及结构稳定性的影响。

结果表明,Co的掺杂并未改变LaFeO3钙钛矿的晶体结构,同时提高了催化剂的NO氧化催化活性,且随着Co掺杂量的提高,催化剂的NO氧化活性逐渐增大。

研究了非化学计量比La0.95Fe1-yCoyO3(y=0.1,0.2,0.3)钙钛矿的NO氧化催化性能,随着Co掺杂量的增大,催化剂的活性先增大后减小,La0.95Fe0.8Co0.2O3催化剂的NO氧化活性最高,非化学计量比使得低Co掺杂量的LaFeCoO3钙钛矿的表面出现Co离子富集现象,催化剂自身的氧化还原能力增强。

水热老化后催化剂的颗粒聚集长大,烧结现象明显,比表面积下降。

考察了非化学计量比对LaMnO3钙钛矿的NO氧化催化性能的影响,实验结果表明,非化学计量比明显提高了LaMnO3钙钛矿的催化活性,且随着La/Mn比例的增大,催化剂活性逐渐减小,B位产生更多的Mn4+离子,LaMnO3钙钛矿的催化活性与Mn4+及其与之配位的氧含量呈正相关性。

NTP辅助钙钛矿催化剂转化柴油机Nox的研究的开题报告

NTP辅助钙钛矿催化剂转化柴油机Nox的研究的开题报告

NTP辅助钙钛矿催化剂转化柴油机Nox的研究的开题报告题目:NTP辅助钙钛矿催化剂转化柴油机NOx的研究一、研究背景氮氧化物(NOx)是造成大气污染的主要来源之一,其对环境和人类健康均有严重影响。

柴油机排放的NOx也是主要的环境污染物之一,因此控制柴油机排放的NOx对保护环境和人类健康具有重要意义。

目前,常用的解决NOx排放问题的方法为选择性催化还原(SCR)技术和燃烧温度控制技术,但存在着不同程度的缺点。

钙钛矿催化剂作为一种新型的催化材料,其在降低柴油机NOx排放方面具有很好的应用前景。

然而,由于其在柴油机排放的复杂气氛下的催化效率较低,使得其实际应用受到了限制。

因此,需要进一步探究钙钛矿催化剂的改性和优化,提高其催化效率。

非热等离子体(NTP)是一种低温等离子体,具有极高的电子能量和反应活性;与催化剂相结合后能显著提高催化反应活性和选择性。

利用NTP辅助钙钛矿催化剂转化柴油机NOx,是目前较为研究的领域,其研究意义和应用前景也很广阔。

因此,本研究旨在通过NTP辅助钙钛矿催化剂转化柴油机NOx的研究,探讨提升钙钛矿催化剂催化效率的方法,为减少柴油机NOx排放提供理论和应用基础。

二、研究内容和方法1. 研究内容本研究主要从以下三个方面入手:1)分析钙钛矿催化剂的结构和催化机理,探讨NTP辅助钙钛矿催化剂在降低柴油机NOx排放中的作用机理。

2)研究NTP对钙钛矿催化剂催化效率的影响,探讨NTP辅助钙钛矿催化剂的催化效率提升机制。

3)实验验证NTP辅助钙钛矿催化剂在柴油机NOx排放控制方面的应用效果,并与SCR技术和燃烧温度控制技术进行对比。

2. 研究方法本研究将采用以下方法:1)参考前人相关研究成果,分析钙钛矿催化剂和NTP辅助催化剂的结构和催化机理。

2)建立柴油机NOx排放模型,通过试验验证NTP辅助钙钛矿催化剂的催化效率与纯钙钛矿催化剂、SCR技术和燃烧温度控制技术等的排放控制效果,并对其进行对比分析。

(整理)钙钛矿型复合氧化物LaBO3

(整理)钙钛矿型复合氧化物LaBO3

钙钛矿型复合氧化物LaBO3钙钛矿型复合氧化物ABO3是一种具有独特物理性质和化学性质的新型无机非金属材料。

其具有独特的晶体结构,尤其经掺杂后形成的晶体缺陷结构和性能,被应用或可被应用在固体燃料电池、固体电解质、传感器、高温加热材料、固体电阻器及替代贵金属的氧化还原催化剂等诸多领域,成为化学、物理和材料等领域的研究热点。

作为一种重要的纳米功能材料,LaBO3(B=V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu)复合氧化系列复合氧化物由于其种类繁多、结构特殊等物理化学特性,已成为当今纳米材料研究的热点之一;它作为一种新兴的热电材料,由于其独特的结构和热电性能,近年来受到了越来越多的研究工作者的关注;它作为一种重要的环境催化材料,具有钙钛矿结构的LaBO3由于其良好的热稳定性、储氧性能以及低廉的成本,一直被看作可以替代贵金属催化剂的首选的高效催化剂,其成为了研究金属氧化物的固体化学与其催化性能关系的合适的模型材料,并在机动车辆尾气催化净化、天然气催化燃烧等领域已显出十分诱人的前景,有望取代价格昂贵、资源匮乏的贵金属催化剂。

理想的ABO3钙钛矿结构是立方晶系,半径较大的稀土金属离子A被12个O 原子以立方对称性包围;B位离子是半径较小的过渡金属离子,处于6个O离子组成的八面体中央。

A—O之间距离20.5a,(a为晶格常数)B—O之间距离0.5a,三种离子半径满足:这个结构的稳定条件是:rA >0.90,rB>0.51。

此外,在形成稳定的ABO3型氧化物时,各种离子必须满足Gold- Schmidt 条件:即哥德布密特允许因子 t:0.75<t=(rA + rB) /21 / 2(rB+ rO) <1.0。

钙钛矿型催化剂在中高温活性高,热稳定性好,成本低。

研究发现,表面吸附氧和晶格氧同时影响钙钛矿催化活性。

较低温度时,表面吸附氧起主要的氧化作用,这类吸附氧能力由B位置金属决定;温度较高时,晶格氧起作用,不仅改变A、B位置的金属元素可以调节晶格氧数量和活性,用+2或+4价的原子部分替代晶格中+3价的A、B原子也能产生晶格缺陷或晶格氧,进而提高催化活性。

一种利用钙钛矿基三效催化剂的尾气净化装置[实用新型专利]

一种利用钙钛矿基三效催化剂的尾气净化装置[实用新型专利]

专利名称:一种利用钙钛矿基三效催化剂的尾气净化装置专利类型:实用新型专利
发明人:李白海,张博,郭浩然,汪芸锐
申请号:CN201721452131.9
申请日:20171103
公开号:CN207454071U
公开日:
20180605
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本实用新型提供了一种基于钙钛矿基三效催化剂的尾气净化装置,所述装置是由进气口、排气口以及尾气净化部组成,所述尾气净化部是内径为24cm的中空圆柱,在所述中空圆柱的尾气净化部自进气口至排气口方向依次设置有高压电路、双铁丝网、油雾过滤网以及催化剂载体。

本实用新型的尾气净化装置,利用高压电路在铁丝网中产生高压,使得尾气中所含有的固体颗粒物被电离进而吸附在铁丝网上面,从而起到净化尾气中的固体颗粒的目的;通过在净化装置中设置具有吸油棉的油雾过滤网,从而去除尾气中的油雾;通过设置在净化装置内部的催化剂载体进一步利用钙钛矿基三效催化剂对尾气进行催化转化,从而使最终排出的尾气是对大气污染明显减小的气体。

申请人:成都赛伦斯环保科技有限公司
地址:610000 四川省成都市高新区合作路89号龙湖时代天街6栋1204号
国籍:CN
代理机构:成都行之专利代理事务所(普通合伙)
代理人:廖慧敏
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La1-xRbxMnO3钙钛矿催化剂同时消除NO和碳烟的催化性能

La1-xRbxMnO3钙钛矿催化剂同时消除NO和碳烟的催化性能

Catalytic performance of La1-xRbxMnO3 perovskite in the simultaneous removal of NO and soot
LIU Xiao鄄gang1,2 , YAN Meng鄄xue1 , XU Ru鄄wen1 , SUN Jin鄄ru1,2,3 , WANG Hong1,2,* , CHI Yao鄄ling1,2,* , LI Cui鄄qing1,2 , SONG Yong鄄ji1,2
(1. 北京石油化工学院 化学工程学院, 北京摇 102617; 2京摇 102617;
3. 北京工业大学 环境与能源工程学院, 北京摇 100124)
摘摇 要: 采用溶剂热法制备了 La1-x Rbx MnO3( x = 0、0. 1、0. 2、0. 3) 钙钛矿型复合金属氧化物催化剂,通过 XRD、FT鄄IR、SEM、 XPS 和 H2 鄄TPR 等手段对催化剂进行表征,在微型固定床反应器上评价了其同时消除 NO 和碳烟的催化性能。 结果表明, La1-x Rbx MnO3 催化剂具有单一的钙钛矿结构,样品中 Mn 物种以 Mn3+ 和 Mn4+ 的形式存在。 与 LaMnO3 催化剂相比,Rb+ 部分 取代 La3+ ,催化剂体系中形成较多的高价 Mn4+ 和氧空位,其氧化还原性能提高,催化性能得到改善。 随着 Rb+ 取代量的增加, NO 转化率升高,碳烟燃烧温度降低。 当 x = 0. 3 时,La0. 7 Rb0. 3 MnO3 催化剂上 CO2 浓度峰值温度 tmax 为 430 益 ,CO2 的选择性 为 99. 0% ;反应温度为 429 益 ,NO 转化率达到最大,为 59. 7% 。 关键词: 锰基钙钛矿; 铷; 镧; NO; 碳烟 中图分类号: O643摇 摇 摇 文献标识码: A

钙钛矿用于柴油机尾气中碳黑颗粒催化燃烧的研究的开题报告

钙钛矿用于柴油机尾气中碳黑颗粒催化燃烧的研究的开题报告

钙钛矿用于柴油机尾气中碳黑颗粒催化燃烧的研究的开题报告一、研究背景柴油机是一种高效、节能的内燃机,但其排放尾气中的碳黑颗粒却对环境和健康造成严重的影响。

碳黑颗粒是由未完全燃烧的燃料和机油等产生的,会对空气质量和健康产生危害。

目前,各国政府和研究机构都在加强对柴油车尾气中碳黑颗粒排放的限制和监管。

因此,急需研究一种有效的方法来减少柴油机排放的碳黑颗粒。

近年来,钙钛矿的催化性能引起了广泛的关注。

研究表明,钙钛矿可以作为催化剂在尾气中催化燃烧碳黑颗粒,从而将其转化为无害的二氧化碳和水。

因此,利用钙钛矿来催化柴油机尾气中的碳黑颗粒燃烧,被认为是一种具有潜力的方法。

二、研究目的本研究旨在研究钙钛矿在柴油机尾气中催化燃烧碳黑颗粒的效果,探究其最优催化条件,为解决柴油机尾气中碳黑颗粒排放问题提供一种有效的解决方案。

三、研究内容1. 碳黑颗粒的来源和成分分析。

2. 钙钛矿催化剂的合成和表征。

3. 研究不同催化剂浓度和温度对碳黑颗粒催化燃烧的影响。

4. 探究钙钛矿对其他有害物质(如一氧化碳、氮氧化物等)的催化氧化效果。

5. 对催化作用机理进行探讨。

四、研究方法1. 碳黑颗粒的来源和成分分析:收集柴油机尾气中的碳黑颗粒样品,采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜等手段进行形貌和成分分析。

2. 钙钛矿催化剂的合成和表征:采用控制沉淀法、共沉淀法等方法制备钙钛矿催化剂,并利用X射线衍射仪、透射电子显微镜等手段对催化剂进行表征。

3. 研究不同催化剂浓度和温度对碳黑颗粒催化燃烧的影响:建立催化反应器,研究不同催化剂浓度和温度对碳黑颗粒催化燃烧效果的影响。

4. 探究钙钛矿对其他有害物质(如一氧化碳、氮氧化物等)的催化氧化效果:将不同浓度的一氧化碳、氮氧化物等混入柴油机尾气中,研究钙钛矿对其催化氧化效果。

5. 对催化作用机理进行探讨:采用催化剂表征、反应动力学等手段对催化作用机理进行探讨。

五、研究意义本研究可以为解决柴油机排放中的碳黑颗粒问题提供一种有效的解决方案。

LaFeO3系钙钛复合氧化物降低卷烟烟气中的NOx

LaFeO3系钙钛复合氧化物降低卷烟烟气中的NOx

LaFeO3系钙钛复合氧化物降低卷烟烟气中的NOx钱晓春;谢国勇;银董红;刘建福【期刊名称】《烟草科技》【年(卷),期】2010(000)003【摘要】为降低卷烟烟气中的氮氧化物(NOx),采用TG、XRD、氮吸附和TEM等方法测定了LaFeO3钙钛矿型复合金属氧化物--LaFe0.85Pd0.05O3的热稳定性、比表面积、粒子的形状与大小,以及对NO的分解催化活性,并以添加于造纸法再造烟叶中的形式,考察了该氧化物对卷烟烟气中NOx等有害成分的影响.结果表明:于700℃下焙烧2 h,该氧化物的比表面积为17.24 m2/g,平均粒径50 nm,具有较高的NO分解催化活性;与对照相比,含1.5%该复合金属氧化物的卷烟烟气中NOx含量降低13.0%,比焦油多降低约9百分点.【总页数】5页(P42-45,55)【作者】钱晓春;谢国勇;银董红;刘建福【作者单位】湖南中烟工业有限责任公司技术中心,长沙市劳动中路426号,410007;湖南中烟工业有限责任公司技术中心,长沙市劳动中路426号,410007;湖南中烟工业有限责任公司技术中心,长沙市劳动中路426号,410007;湖南中烟工业有限责任公司技术中心,长沙市劳动中路426号,410007【正文语种】中文【中图分类】TS458【相关文献】1.钙钛矿型复合氧化物LaFeO3和SrFeO3的催化性能 [J], 王俊珍;付希贤;白树林;杨秋华;孙艺环;曾淑兰2.钙钛矿型复合氧化物LaFeO3纳米材料的穆斯堡尔谱研究 [J], 李熙;崔湘浩3.钙钛矿型复合氧化物LaFeO3和LaCoO3的光催化活性 [J], 杨秋华;傅希贤;王俊珍;孙艺环;曾淑兰4.柠檬酸盐法合成钙钛矿型复合氧化物纳米固体材料LaFeO3 [J], 李熙5.钙钛矿型复合氧化物LaFeO3纳米晶的制备及表征 [J], 冯明;赵书华;李娜;刘梅;李海波因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

LaBO3钙钛矿型复合氧化物同时消除柴油机尾气炭颗粒和NO

LaBO3钙钛矿型复合氧化物同时消除柴油机尾气炭颗粒和NO

LaBO3钙钛矿型复合氧化物同时消除柴油机尾气炭颗粒和NO王虹;赵震;徐春明;段爱军;刘坚;迟姚玲【期刊名称】《催化学报》【年(卷),期】2008(029)007【摘要】采用柠檬酸络合燃烧法制备了LaBO3(B=V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu)复合氧化物. 采用X射线衍射、紫外-可见漫反射光谱、傅里叶变换红外吸收光谱、氢程序升温还原及扫描电镜等手段对催化剂进行了表征,并对其在同时消除柴油机尾气中炭颗粒和NO反应中的催化活性进行了评价. 结果表明,在制备的七种复合氧化物中,除La-V-O和La-Cu-O外,均形成钙钛矿结构. LaBO3钙钛矿型氧化物氧化能力由强到弱的顺序为LaCoO3≈LaNiO3>LaMnO3>LaFeO3>LaCrO3, 在同时消除炭颗粒和NO的催化反应中,钙钛矿复合氧化物催化剂的催化活性与其氧化能力直接相关. 其中LaCoO3和LaNiO3样品对炭颗粒的氧化催化活性较好,在炭颗粒与催化剂松散接触的条件下,炭颗粒燃烧温度较低,分别为421和431 ℃, 生成CO2的最大选择性高,分别为99.1%和99.7%, NO生成N2的转化率分别为17.2%和20.1%.【总页数】6页(P649-654)【作者】王虹;赵震;徐春明;段爱军;刘坚;迟姚玲【作者单位】北京石油化工学院化学工程学院,北京,102617;中国石油大学重质油国家重点实验室,北京,102249;中国石油大学重质油国家重点实验室,北京,102249;中国石油大学重质油国家重点实验室,北京,102249;中国石油大学重质油国家重点实验室,北京,102249;中国石油大学重质油国家重点实验室,北京,102249;北京石油化工学院化学工程学院,北京,102617【正文语种】中文【中图分类】O643【相关文献】-K-Co-Mn-O钙钛矿型复合氧化物同时去除碳颗粒和Nox的性能 [J], 王军利;王虹;孙志强;任晓光2.纳米钙钛矿La1-xKxMnO3复合氧化物催化剂的制备与柴油机尾气中炭颗粒的催化燃烧 [J], 王虹;赵震;徐春明;吕志校3.镧系钙钛矿型氧化物(LaBO3)的催化氧化性能及其净化效果的研究 [J], 宋崇林;崔豪星4.钙钛矿型氧化物 LaBO3对 SDBS 的光催化降解研究 [J], 邹文静;陈雪羽;张永航;廖莉玲;周清娣5.以钙钛矿型复合氧化物为前驱体构筑La-Ce氧化物修饰的Pt-Co纳米双金属催化剂及其对CO氧化的性能 [J], 张智敏; 张成相; 安康; 刘强; 张斯然; 刘源因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

钙钛矿型催化剂在汽车尾气净化中的实验探究

钙钛矿型催化剂在汽车尾气净化中的实验探究

钙钛矿型催化剂在汽车尾气净化中的实验探究摘要:钙钛矿型催化剂具有易于合成、成本低、热稳定性高的优点,并且A、B位接受不同价位的金属离子取代得到可调节的物理化学性质,表现出灵活的构造和优良的催化功能,在汽车尾气净化中,具有可取代贵金属型催化剂的潜力。

可以通过溶胶-凝胶法、共沉淀法、机械混合法、浸渍法等方法合成得到,能有效消除害尾气物质,使soot的起燃温度下降,并使NOX的转化率升高,以满足越来越严格的排放法规。

关键词:钙钛矿型催化剂;结构;制备方法;反应机理;应用近年来汽车保有量表现出持续增加的趋势,人们出行变得更加便利的同时也加剧了环境的恶化,国家排放控制工作也在增加。

从提出的新国六排放标准可以看到,N2O的排放量、尾气排放中的颗粒数量(PN)也被纳入法规中,各成分限值见表1。

研究表明在发动机尾气后处理上催化去除是最有效的方法之一,大部分研究都转向去除PM和NOx,一般柴油机碳烟的燃烧温度(550~700℃)小于排气温度(180~450℃),碳烟(soot)很难在发动机正常工况下完全燃烧,所以需要借助催化剂催化氧化。

钙钛矿材料因其良好的热力学稳定性以及氧化还原性能,被认为是最有前途的催化剂,然而,钙钛矿催化剂具有高表面积要求。

这也限制了其商业化发展。

目前大部分研究仍处于实验室阶段,通过实验的手段。

表1 不同标准常温排气污染物排放限值要求制备了纳米级粒径的钙钛矿催化剂粉末,通过活性测试其在去除尾气污染物的性能,因此本文基于实验上的研究对钙钛矿催化剂的应用展开论述。

1.钙钛矿的结构钙钛矿是一种陶瓷氧化物,原型是一种天然的矿物CaTiO3,一般结构通式为ABO3,目前研究中也有A2BO4型。

以ABO3型为例,在结构没有发生畸变的情况下钙钛矿为立方晶系结构,其结构如图1所示。

图中A,B的原子半径不同,其中A位离子半径相对较大且有12个配位氧原子,这些氧离子又同时分布在 BO6八面体共享角上,B位阳离子具有6个配位氧。

钙钛矿型复合氧化物催化分解NO_x的研究

钙钛矿型复合氧化物催化分解NO_x的研究

钙钛矿型复合氧化物催化分解NO_x的研究
李楠;朱宇君;袁福龙
【期刊名称】《黑龙江水专学报》
【年(卷),期】2009(0)2
【摘要】氮氧化物(NOx)是严重的大气污染物,对环境和人类都会造成极大的伤害。

钙钛矿型复合氧化物由于其结构稳定,其晶格内部可容纳大量不同的金属元素,表现
出独特的催化消除NOx的性能。

对钙钛矿型复合氧化物的结构、催化分解NOx
的机理进行了综述。

【总页数】4页(P68-71)
【关键词】钙钛矿型复合氧化物;NOx;催化分解
【作者】李楠;朱宇君;袁福龙
【作者单位】黑龙江省功能材料高校重点实验室;哈尔滨化工研究所
【正文语种】中文
【中图分类】O643.36
【相关文献】
1.钙钛矿型复合氧化物催化分解NOx的研究 [J], 李楠;朱宇君;袁福龙
2.影响钙钛矿型复合氧化物催化分解NO因素的讨论 [J], 姜涛;金惠玉
3.类钙钛矿型La1.6Ba0.4MO4-δ(M=Co,Ni,Cu)复合氧化物催化分解NO性能的
研究 [J], 王东;朱宇君;袁福龙
4.纳米钙钛矿型复合氧化物LaFeO_3光催化分解水制氢 [J], 桑丽霞;刘宇;李群伟;
胥利先;马重芳;戴洪兴;何洪
5.稀土钙钛矿型催化剂LaBO_3对NO_x催化性能及反应机理的研究(Ⅱ)──催化剂表面结构及N_2O催化分解反应机理 [J], 宋崇林;沈美庆;王军;秦永宁
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文章编号:025329837(2008)0720649206研究论文:649~654收稿日期:2008201204.联系人:赵 震.Tel :(010)89731586;E 2mail :zhenzhao @.基金来源:国家自然科学基金(20473053,20773163);北京市自然科学基金(2062020).La BO 3钙钛矿型复合氧化物同时消除柴油机尾气炭颗粒和NO王 虹1,2, 赵 震2, 徐春明2, 段爱军2, 刘 坚2, 迟姚玲1(1北京石油化工学院化学工程学院,北京102617;2中国石油大学重质油国家重点实验室,北京102249)摘要:采用柠檬酸络合燃烧法制备了LaBO 3(B =V ,Cr ,Mn ,Fe ,Co ,Ni ,Cu )复合氧化物.采用X 射线衍射、紫外2可见漫反射光谱、傅里叶变换红外吸收光谱、氢程序升温还原及扫描电镜等手段对催化剂进行了表征,并对其在同时消除柴油机尾气中炭颗粒和NO 反应中的催化活性进行了评价.结果表明,在制备的七种复合氧化物中,除La 2V 2O 和La 2Cu 2O 外,均形成钙钛矿结构.LaBO 3钙钛矿型氧化物氧化能力由强到弱的顺序为LaCoO 3≈LaNiO 3>LaMnO 3>LaFeO 3>LaCrO 3,在同时消除炭颗粒和NO 的催化反应中,钙钛矿复合氧化物催化剂的催化活性与其氧化能力直接相关.其中LaCoO 3和LaNiO 3样品对炭颗粒的氧化催化活性较好,在炭颗粒与催化剂松散接触的条件下,炭颗粒燃烧温度较低,分别为421和431℃,生成CO 2的最大选择性高,分别为9911%和9917%,NO 生成N 2的转化率分别为1712%和2011%.关键词:柴油机尾气;钙钛矿型复合氧化物;炭颗粒;氮氧化物;B 位阳离子中图分类号:O643 文献标识码:ASimultaneous R emoval of Soot Particles and N O from DieselE ngines over La BO 3Perovskite 2Type OxidesWANG Hong1,2,ZHAO Zhen23,XU Chunming 2,DUAN Aijun 2,L IU J ian 2,CHI Y aoling1(1Beijing Institute of Pet rochemical Technology ,Beijing 102617,China ;2S tate Key L aboratory of Heavy Oil Processing ,China U niversity of Pet roleum ,Beijing 102249,China )Abstract :The nanometric LaBO 3(B =V ,Cr ,Mn ,Fe ,Co ,Ni ,Cu )oxides were prepared by the organic acid ligation method.The samples were characterized by the techniques of XRD ,UV 2Vis ,F T 2IR ,H 22TPR ,and SEM.The catalytic performance of the prepared samples for the simultaneous removal of soot and NO emitted from diesel engines was investigated.The results showed that the synthesized LaBO 3(B =Cr ,Mn ,Fe ,Co ,Ni )oxides possess perovskite 2type structures except for La 2Cu 2O and La 2V 2O.The oxidizing ability of these five per 2ovskite oxides follows the order of LaNiO 3≈LaCoO 3>LaMnO 3>LaFeO 3>LaCrO 3,which is consistent with their activity sequence for the desired reactions.Thus their catalytic performance is closely related to the oxidiz 2ing ability of these perovskite oxides.Among them ,LaCoO 3and LaNiO 3have higher activities for the simulta 2neous removal of soot and NO.The combustion temperatures (T m )of soot particles over them are 421and 431℃,respectively ,when the contact between catalysts and soot are loose.The selectivities of CO 2are 9911%and 9917%,and NO conversions are 1712%and 2011%,respectively.K ey w ords :diesel exhaust ;perovskite 2type oxide ;carbon particulate ;nitrogen oxide ;B 2site cation 柴油机尾气排放污染物中最难净化处理的是炭颗粒和氮氧化物(NO x ).柴油机排放的炭颗粒是由于进气不充分或燃烧温度过低造成燃烧不完全形成的,它是一种严重的致癌物质;NO x 也是一种严重第29卷第7期催 化 学 报2008年7月Vol.29No.7Chi nese Journal of CatalysisJ uly 2008破坏环境的污染物,是形成酸雨的主要原因之一,同时还可产生光化学烟雾.控制柴油机尾气排放污染物,对保护环境、减少大气污染具有重要意义. 用催化的方法同时消除稀燃柴油机尾气中的炭颗粒和NO x具有重要的意义,该设想是由Y oshida 等[1]提出的,他们还对该反应的可能性进行了探讨.随后的研究表明,钙钛矿型[2~4]及尖晶石型[5,6]等复合氧化物是同时消除炭颗粒和NO x比较理想的催化剂. 在钙钛矿复合氧化物(ABO3)催化剂中,B位离子直接起氧化还原和催化作用,而A位离子(通常为稀土或碱土离子)主要起到骨架和稳定结构作用.但可以通过A位离子的部分取代以调整B位离子的价态和氧化还原性,进而改善催化剂的性能[2~4,7~11].研究表明,在(类)钙钛矿复合氧化物中,B位离子的价态和氧化还原性能与取代A位离子的金属离子的性能及取代量密切相关[2~4,7~11].这方面的研究报道较多,但对于B位离子的直接调变及不同B位离子对钙钛矿复合氧化物催化剂对本文目标反应催化性能影响的研究报道很少.因此,本文在前期工作[7~11]的基础上,制备了含不同B位阳离子的钙钛矿型复合氧化物纳米颗粒,采用相关测试手段对其物化性质进行了表征,并考察了它们在同时消除炭颗粒和NO反应中的催化性能,目的在于探讨B位离子对钙钛矿复合氧化物氧化还原性能和催化性能的影响.1 实验部分1.1 催化剂制备 按化学计量比称取所需离子的硝酸盐和络合剂柠檬酸,将它们分别溶于一定量的去离子水中,混合均匀.将混合溶液移入瓷蒸发皿,加热并不断搅拌,蒸去水分使其变成粘稠液体.继续加热使其燃烧得到催化剂前驱体,然后置于瓷坩埚中在800℃焙烧6h,即得到LaBO3(B=V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni, Cu)复合氧化物催化剂.1.2 催化剂表征 采用日本岛津XRD26000型X射线粉末衍射仪对各样品进行X射线衍射(XRD)分析,以确定其结构,实验条件为:Cu Kα辐射,管压40kV,管电流30mA,扫描角度5°~80°,扫描速率4°/min.红外光谱分析在美国Digilab公司生产的F TS23000型傅里叶变换红外光谱仪上进行,样品与K Br混合压片,扫描范围6000~400cm-1,分辨率2cm-1.采用日立UV24100型紫外2可见光度计对样品中金属离子价态进行测试,扫描范围200~800nm,扫描速率120nm/min.使用日立公司S24300型扫描电子显微镜(SEM)观测催化剂形貌.在天津先权公司生产的TP5000型多用吸附仪上进行程序升温还原(TPR)反应,还原气组成为10%H2/N2混合气,流量为30ml/min,催化剂用量为100mg.1.3 催化剂活性评价 采用常压固定床微型石英管反应器(<10mm)评价钙钛矿型氧化物催化剂在同时消除柴油机尾气中炭颗粒和NO的氧化还原性能.实验选用NO模拟柴油机尾气中的氮氧化物,选用Degussa公司生产的Printex U商业炭黑模拟柴油机尾气中的炭颗粒.催化剂与炭黑用样品勺混合均匀,为松散接触,催化剂与炭黑混合比为5∶1.称取180mg的混合样品,填充于反应管的恒温段,反应气体组成为0120%NO和5%O2(体积比),其余为He,气体流量为50ml/min.反应尾气采用北京分析仪器厂生产的SP23420型气相色谱仪进行在线检测,Porapak N色谱柱用于分离反应尾气中的CO和CO2,并经甲烷化转化器转化后,用FID检测;5A分子筛色谱柱用于分离O2,N2,CO和NO,采用TCD检测.以炭颗粒的燃烧温度T m(即反应尾气中CO2浓度达到最大值时所对应的反应温度)评价催化剂的氧化能力,以生成N2的NO转化率评价催化剂的还原性能[7~9].2 结果与讨论2.1 XR D结果 图1是制备的LaBO3(B=V,Cr,Mn,Fe,Co, Ni,Cu)系列催化剂的XRD谱.与XRD谱库中的标准谱图对比显示,B位离子为Cr,Mn,Fe,Co和Ni时,在XRD谱上均出现了各自钙钛矿晶相结构的特征衍射峰,表明形成了钙钛矿结构,且无杂相生成.而B位离子为Cu或V时,在本实验条件下合成的复合氧化物未能形成钙钛矿结构,其中La2Cu2 O氧化物的主要物相为La2CuO4,Cu主要以+2价离子形式存在;La2V2O氧化物的主要物相为La2 VO4,其中V主要为+5价离子.2.2 红外吸收光谱结果 LaBO3晶体结构的基本框架是BO6八面体, BO6八面体之间的间隙处是A位阳离子.BO6八面056催 化 学 报第29卷图1 LaBO 3复合氧化物催化剂的XR D 谱Fig 1 XRD patterns of various LaBO 3perovskite 2type oxide catalysts(1)La 2V 2O ,(2)LaCrO 3,(3)LaMnO 3,(4)LaFeO 3,(5)LaCoO 3,(6)LaNiO 3,(7)La 2Cu 2O体分子有六个简正振动模式[12],只有υ3和υ4振动是红外活性的,B-O 键伸缩振动模υ3在600cm -1附近,B-O 键弯曲振动模υ4在400cm-1附近.图2 LaBO 3催化剂的红外吸收光谱Fig 2 FT 2IR spectra of the LaBO 3catalysts(1)La 2V 2O ,(2)LaCrO 3,(3)LaMnO 3,(4)LaFeO 3,(5)LaCoO 3,(6)LaNiO 3,(7)La 2Cu 2O 图2是LaBO 3(B =V ,Cr ,Mn ,Fe ,Co ,Ni ,Cu )催化剂的红外吸收光谱.由图可见,LaCrO 3,LaMnO 3,LaFeO 3,LaCoO 3和LaNiO 3在归属为ABO 3物相的600和400cm -1附近均有红外吸收峰,表明形成了钙钛矿结构;而B 位为Cu 或V 的复合氧化物未出现钙钛矿结构特征红外吸收峰.对于La 2Cu 2O 样品,在500和690cm -1附近出现了归属于类钙钛矿结构的复合氧化物的特征红外吸收带,说明La 2Cu 2O 样品主要以类钙钛矿结构La 2CuO 4形式存在.这与XRD 结果一致.2.3 紫外2可见漫反射结果 图3为LaBO 3(B =V ,Cr ,Mn ,Fe ,Co ,Ni ,Cu )催化剂的紫外2可见漫反射(UV 2Vis DRS )光谱.B 位离子为V 的复合氧化物只在200~300nm 处有紫外吸收峰,是O 2-→V 5+的电荷跃迁,而在400~800nm 处无吸收峰,说明没有d 电子跃迁,即在La 2V 2O 中只有V 5+离子存在,无低价金属V 3+离子存在.这与XRD 结果一致,进一步证明在本实验条件下B 位离子为V 的复合氧化物没有形成钙钛矿结构,其主要物相为LaVO 4.B 位离子为Fe 的复合氧化物在600~800nm 处的吸收峰的强度比200~600nm 处的吸收峰弱.这是由于Fe 3+的3d 轨道有5个电子,为半充满,能量低且相对稳定,从而可以断定在该复合氧化物中,Fe 离子的主要价态为+3价.B 位离子为Mn ,Co ,Ni 和Cu 的复合氧化物,由于B 位离子3d 轨道有多个d 电子,因此在600~800nm 处都有很强的吸收峰.图3 LaBO 3催化剂的UV 2Vis DRS 谱Fig 3 UV 2Vis DRS spectra of the LaBO 3catalysts (1)La 2V 2O ,(2)LaCrO 3,(3)LaMnO 3,(4)LaFeO 3,(5)LaCoO 3,(6)LaNiO 3,(7)La 2Cu 2O2.4 SEM 结果 图4是LaBO 3钙钛矿型氧化物的SEM 照片.可见,本文所制得的样品均为纳米级颗粒,但是B 位离子不同,得到的钙钛矿型氧化物晶粒大小不同,分散程度不同.LaNiO 3和LaMnO 3的颗粒粒度较156第7期王 虹等:LaBO 3钙钛矿型复合氧化物同时消除柴油机尾气炭颗粒和NO图4 LaBO3催化剂的SEM照片Fig4 SEM photographs of the LaBO3catalysts(a)LaMnO3,(b)LaCoO3,(c)LaNiO3小且均匀,约30~50nm,LaCoO3的颗粒粒度较大,约40~90nm.从颗粒的分散度来看,LaMnO3分散均匀,颗粒为网状结构连接,颗粒间有丰富的粒间孔,可增加催化剂与反应物的接触面积,有利于催化反应的进行;LaNiO3颗粒粒径虽然小,但颗粒间紧密连接为片状,颗粒间的间隙极少,分散性差,不利于反应物与催化剂接触;LaCoO3的粒径虽然较LaMnO3和LaNiO3大,但仍然是纳米粒子,其分散状况介于LaMnO3和LaNiO3之间.2.5 H22TPR结果 H22TPR谱可以给出样品中金属离子氧化能力的强弱、样品中表面氧和体相中晶格氧的活动性能和样品稳定性[13,14]等方面的信息.在H22TPR过程中,不仅高价金属离子被还原为低价离子或金属原子,而且氧化物表面或体相的氧必须同时参与还原过程,水的生成就是有力的证明.因此,样品还原峰既反映金属离子的氧化性,又反映氧与氢反应的性能,即氧的活动性.文献[14,15]认为(类)钙钛矿复合氧化物催化剂的H22TPR曲线上有三组还原峰,分别为α(150℃≤T≤450℃),β(450℃≤T≤700℃)和γ(T≥700℃).α还原峰与金属离子和负电荷较少的O-2的还原有关,β还原峰与金属离子和负电荷较多的O-有关,而γ还原峰与金属离子和O2-有关.α氧与氧化物的过剩氧和表面吸附氧有关,而β氧主要与缺陷位上的化学吸附氧有关. 图5是LaBO3催化剂的H22TPR曲线.由图可见,LaFeO3样品上有一个强度很弱但却很宽的还原峰,而在LaCrO3样品上,在300℃左右有两个极弱的信号.由此可见,在LaFeO3和LaCrO3样品的TPR反应中,耗氢量极少.这表明其晶格氧很稳定,表面吸附氧数量少且较稳定,在TPR反应中,样品图5 LaBO3催化剂的H22TPR曲线Fig5 H22TPR curves of the LaBO3catalysts(1)LaCrO3,(2)LaMnO3,(3)LaFeO3,(4)LaCoO3,(5)LaNiO3中的晶格氧很难与氢反应,表面吸附氧也很少参与反应.LaFeO3和LaCrO3样品的结构稳定,与文献[16]结果一致.在LaNiO3,LaCoO3和LaMnO3样品的H22TPR曲线中均有两个明显的还原峰,耗氢量多,三者的氧化能力优于LaFeO3和LaCrO3样品,与文献报道一致[17,18]. TPR曲线还原峰的峰面积大小及峰温的高低可以反映出样品氧化能力的强弱,即还原峰温度越低,峰面积越大,则样品的氧化能力越强.由图5可以看出,LaCoO3样品H22TPR曲线的峰面积大,耗氢量较多,表明该样品中的表面吸附氧的数量较多,在氧化反应中可以提供丰富的氧.其次为LaNiO3和LaMnO3样品,而LaFeO3和LaCrO3样品耗氢量较少.从样品还原峰温度来看,LaNiO3的最低,为294和445℃,说明其表面吸附氧的含量高,活动性好,样品中B位金属Ni离子易被还原,有利于氧化还原反应的进行.其次是LaCoO3样品,其还原峰的256催 化 学 报第29卷温度为389和577℃.而LaMnO 3样品还原峰的温度相对较高,为355和836℃.由此可见,在上述五种样品中,氧化能力由强到弱的顺序为LaCoO 3≈LaNiO 3>LaMnO 3>LaFeO 3>LaCrO 3,复合氧化物晶体结构稳定性由高到低的顺序为LaFeO 3≈LaCrO 3>LaMnO 3>LaCoO 3>LaNiO 3.图6 炭颗粒在LaCoO 3催化剂上的燃烧反应曲线Fig 6 Reaction profiles for soot combustionover the LaCoO 3catalyst(Reaction conditions :0120%NO and 5%O 2with Hedilution ,flow rate of 50ml/min.)2.6 B 位离子对钙钛矿型复合氧化物催化剂活性的影响 图6为在LaCoO 3催化剂上同时消除柴油机尾气中炭颗粒和NO 的催化反应尾气中CO ,CO 2,N 2和O 2的浓度随反应温度的变化曲线.由图可见,只有达到一定温度,氧化还原反应才能进行,随着反应温度的升高,炭颗粒的氧化速度和NO x 还原速度加快,反应尾气中的CO 2和N 2的浓度增加,O 2浓度减少.由于模拟柴油机尾气中的炭颗粒是一次性加入到反应器内的,所以随着反应的进行,炭颗粒的数量不断减少,耗氧量减少,造成反应尾气中的CO 2浓度达到最大后逐渐减小,而O 2浓度增加.最终炭颗粒完全耗尽,系统中无氧化反应发生,因而检测不到反应产物.由于还原剂数量的减少,所以生成N 2的数量也在不断降低,反应尾气中CO ,CO 2和N 2的浓度随反应温度的变化曲线为抛物线形.由图6还可以看到,炭颗粒的氧化和NO 的还原在同一温度范围内进行,CO 的生成量很少. 图7为炭颗粒在不同LaBO 3催化剂上燃烧时CO 2浓度随反应温度的变化.在钙钛矿型氧化物中,A 位离子一般不具有催化活性,其主要作用是稳定钙钛矿晶体结构,钙钛矿的催化活性一般由B位离子提供,因此B 位离子不同,钙钛矿在炭颗粒燃烧反应中表现出的氧化还原性能将有较大的差异.由图7可以看到,在同时消除炭颗粒和NO 的反应中,以钙钛矿型复合氧化物为催化剂可以大幅度降低炭颗粒的燃烧温度,且B 位离子不同,其催化活性有明显区别,详细数据见表1.图7 炭颗粒在LaBO 3催化剂上燃烧时CO 2浓度随反应温度的变化Fig 7 CO 2concentration as a function of reaction temperaturein soot combustion over the LaBO 3catalysts表1 LaBO 3钙钛矿型复合氧化物催化剂对同时消除炭颗粒和N O 的催化性能Table 1 Catalytic performance of the LaBO 3catalysts forsimultaneous removal of soot and NOCatalyst T ig /℃T m /℃T f /℃S CO2/%X NO /%No catalyst 460.2609672.965.29.9La 2V 2O 463.5560653.363.9 6.4LaCrO 3414.2521609.067.08.1LaMnO 3329.7448522.699.017.9LaFeO 3386.0488529.593.216.3LaCoO 3324.3421495.599.117.2LaNiO 3338.7431491.999.720.1La 2Cu 2O395.1522614.298.822.4T ig ,ignition temperature of soot ;T m ,temperature corre 2sponding to the maximal soot combustion rate ;T f ,final com 2bustion temperature of soot ;S CO2,selectivity for CO 2;X NO ,conversion of NO to N 2. 由表1可见,在同时消除炭颗粒和NO 的催化反应中,在无催化剂存在的条件下,炭颗粒的燃烧温度高,T m 为609℃,生成CO 2的最高选择性为6512%,NO 生成N 2的转化率只有919%.在钙钛矿型复合氧化物催化剂存在的条件下,炭颗粒的燃烧温度降低了88~188℃,生成CO 2的选择性增加,NO 生成N 2的转化率有所提高.根据催化剂活性评价结果,LaBO 3钙钛矿型复合氧化物催化剂催356第7期王 虹等:LaBO 3钙钛矿型复合氧化物同时消除柴油机尾气炭颗粒和NO化活性由高到低的顺序为LaCoO3≈LaNiO3>LaM2 nO3>LaFeO3>LaCrO3.炭颗粒与催化剂松散接触时,以LaCoO3样品为催化剂时,T m为421℃, X NO为1712%;以LaNiO3样品为催化剂时,T m 为431℃,X NO为2011%.催化剂的活性评价结果与H22TPR结果基本一致,因此催化剂的氧化还原性能与样品的吸附氧和晶格氧的数量及其活动性密切相关.LaCoO3样品中的表面吸附氧数量多,且活动性较好,所以在目标反应中表现出很好的催化性能.虽然LaNiO3样品中的表面吸附氧的活动性好于LaCoO3样品,但其吸附氧的数量较LaCoO3样品的少,另外从SEM照片可以看到,LaNiO3样品颗粒间粘结为片状,不利于反应物与催化剂充分接触进行反应.因此,LaNiO3样品在目标反应中也表现出较好的催化性能,NO的转化率较高,但炭颗粒的燃烧温度略高于LaCoO3样品.H22TPR结果表明,在LaFeO3和LaCrO3样品中晶格氧很稳定,吸附氧数量少,因此LaFeO3和LaCrO3样品炭颗粒燃烧温度高,NO生成N2的转化率较低,催化性能差. La2Cu2O和La2V2O未形成钙钛矿结构,而分别为La2CuO4和LaVO4的固定结构复合氧化物,其中Cu和V的价态分别为+2价和+5价.在钙钛矿型复合氧化物中,B位金属离子为+3价,而+3价金属离子的氧化性能优于+2价金属离子,因此未形成钙钛矿结构的La2Cu2O样品的催化性能较差.在La2V2O样品中,V的价态为+5价,此时V5+离子的外层d轨道为全空状态,没有d电子,因此其性能稳定,催化活性也较差.3 结论 当B位离子为Cr,Mn,Fe,Co和Ni时,采用柠檬酸络合燃烧法制备的复合氧化物纳米颗粒形成了钙钛矿结构.这些钙钛矿型复合氧化物在消除炭颗粒和NO的反应中具有较高的催化活性,与非催化燃烧相比,炭颗粒燃烧温度大幅度降低,T m降低约88~188℃.B位离子种类不同,形成的钙钛矿型复合氧化物的氧化还原能力则不同,因而其催化活性有很大差异.其中,LaCoO3和LaNiO3的催化性能较好,在炭颗粒与催化剂松散接触的条件下,炭颗粒催化燃烧温度低,T m分别为421和431℃,生成CO2的选择性高,分别为9911%和9917%, NO生成N2的转化率分别为1712%和2011%.参考文献1 Y oshida K,Makino S,Sumiya S,Muramatsu G,Helferich R.SAE Paper,892046,19892 Teraoka Y,Nakano K,K agawa S,Shangguan W F.A ppl Catal B,1995,5(3):L1813 Teraoka Y,Nakano K,Shangguan W F,K agawa S.Catal Today,1996,27(122):1074 刘光辉,黄震,上官文峰,阎存仙.内燃机学报(Liu G H,Huang Zh,Shangguan W F,Y an C X.T ransations CS ICE),2003,21(1):405 Shangguan W F,Teroka Y,K agawa S.A ppl Catal B, 1996,8(2):2176 Shangguan W F,Teroka Y,K agawa S.A ppl Catal B, 1997,12(223):2377 Wang H,Zhao Zh,Xu Ch M,Lu Zh X.Chin Sci B ull, 2005,50(14):348 Wang H,Zhao Zh,Xu Ch M,Liu J.Catal L ett,2005, 102(324):2519 Liu J,Zhao Zh,Xu Ch M,Duan A J,Meng T,Bao X J.Catal Today,2006,119(124):26710 孙志强,王虹,任晓光.石油化工高等学校学报(Sun Zh Q,Wang H,Ren X G.J Pet rochem U niv),2007,20(1):3511 孙志强,王虹,任晓光.环境保护科学(Sun Zh Q, Wang H,Ren X G.Environ Prot Sci),2007,33(4):4 12 中本一雄.无机和配位化合物的红外和拉曼光谱.黄德如,汪仁庆译.北京:化学工业出版社(Ichio Nakamo2 to.Infrared and Raman Spectroscopy of Inorganics and Complexes.Huang D R,Wang R Q transl.Beijing: Chem Ind Press),1986.15513 Zhao Z,Y amada Y,Ueda A,Sakurai H,K obayashi T.Catal Today,2004,93295:16314 Liu J,Zhao Zh,Xu Ch M,Duan A J.A ppl Catal B, 2008,78(122):6115 Spinicci R,Tofanari A.Catal Today,1990,6(4):473 16 周圣明,李爱侠,刘艳美,汪洪,吴桂芳,赵宗彦.安徽大学学报(自然科学版)(Zhou Sh M,Li A X,Liu Y M,Wang H,Wu G F,Zhao Z Y.A nhui U niv N atur Sci),2000,24(2):6117 Wu Y,Yu T,Dou B S,Wang C X,Xie X F,Yu Z L, Fan S R,Wang L C.J Catal,1989,120(1):8818 傅希贤,杨秋华,王俊珍,白树林,桑丽霞.中国稀土学报(Fu X X,Y ang Q H,Wang J Zh,Bai Sh L,Sang L X.J Chin Rare Earth Soc),2002,20(6):689456催 化 学 报第29卷。

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