钒基SCR后处理技术在柴油机上的应用进展

 采用钒基催化器的选择性催化还原(SCR)后处理技术是中重型柴油车达到欧IV/V排放水平的主要技术途径。针对钒基催化器应用在柴油机上的优势,钒基催化器的性能优化和钒基催化器与其他后处理装置的集成3方面,综述了钒基催化器在柴油机上的应用进展。针对钒基催化器的优势,重点论述了NO_x转化能力,钒基催化器对THC,CO和PM排放的影响,温室气体排放,抗硫中毒能力和成本优势;针对钒基催化器的性能优化则分别从催化器体积对性能的影响,冷启动性能的优化,以及尿素溶液喷射策略改进和尿素喷雾改善等方面进行论述;对钒基催化器和DOC,DPF的不同布置方式进行了论述,并展望了钒基催化器的应用发展方向。     

DOC对柴油机排放特性影响的研究

在柴油发动机台架上,通过HT350动态测功机、AM4000等仪器测量了柴油机氧化催化转换器(DOC)前后2个固定转速5个工况点的排放特性,分析了DOC对HC,CO,NOx,PM等影响,并用DRI碳分析仪分析了PM的碳质组分.结果表明,DOC能大幅降低HC,CO的排放,DOC前后NOx总量变化不大;DOC对颗粒物数量浓度降幅为25%～40%,其中核膜态降幅为16%～36%;随负荷增加DOC对颗粒物总数量浓度、核模态数量浓度降幅逐渐减小,积聚模态降幅逐渐增加;DOC通过降低HC促进SOF氧化从而达到催化氧化有机碳OC,OC对占PM总降幅贡献率在67%以上,EC最高仅为9%.     

采用氧化催化方法降低DMCC发动机HC和CO排放

研究比较了原机纯柴油燃烧、柴油/甲醇组合燃烧(DMCC)以及组合燃烧分别加装两种不同的氧化催化转化器等4种燃烧模式下HC和CO的排放规律.DMCC燃烧模式下,随着甲醇替代率的增加,HC和CO排放增加幅度较大.加装氧化催化转化器后,组合燃烧模式下高负荷时HC和CO排放明显减少,甚至低于原机纯柴油燃烧模式,但低负荷时排放降低得不明显.由于两种氧化催化器具有不同的起燃特性,故具有较低起燃温度的氧化催化器可更明显地降低DMCC发动机HC和CO的排放.     

CO偶联反应Pd/α-Al2O3催化剂失活的XPS研究

利用失活Pd/α Al2O3催化剂的X 光电子能谱(XPS)探讨了氨气引起Pd/α Al2O3催化剂失活的原因.分析认为氨分子在活性组分Pd2+上的竞争吸附阻碍了催化剂表面上CO偶联反应及活性组分Pd的氧化还原循环,导致催化剂活性下降.     

小型通用汽油机后处理不同催化剂性能对比及评价

以158F四冲程小型通用汽油机为研究对象,100%负荷的尾气为输入条件,使用在排气入口注入高压空气的方法,在稳态工况下通过变化空燃比进行转化效率的分析。通过对空心、氧化性催化剂(DOC)和三效催化剂(TWC)进行比较,得出以下结果:HC、CO、NO_x未加催化剂时转化效率均较低;与DOC相比,TWC中的HC以及CO的转化效率均是先高后低,最终趋于相同; TWC中NO_x的转化效率与DOC相比具有优势,但随空燃比增大优势逐渐减小,最终两者效率趋于相同; DOC中NO_x在无铑催化下转化效率依然很高。     

重型柴油机双SCR系统转化效率影响因素研究

为了研究国六重型柴油机选择性催化还原(slective catalytic reduction, SCR)系统NO_x转化效率的影响因素,文章运用AVL BOOST仿真软件对催化器内的化学反应过程进行了数值仿真和试验验证。结果表明:SCR催化器最佳反应温度范围在180～550℃,催化器转化效率达到95%以上;通过前置氧化型催化转化器(diesel oxidation catalyst, DOC)可以在排气中增加NO_2的质量分数,可以提高催化器转化效率且使NO_x转化效率保持在较高水平,也可以除去尾气中大部分的CO和HC,达到排放标准;安装混合器后各个工况下NO_x转化效率均有10%左右的提高,尤其在低温180℃时SCR催化器的转化效率有13%左右的提高。     

Co3O4催化剂的制备、表征及其CO低温氧化性能

采用液相沉淀法制备了Co3O4催化剂，以CO氧化为探针反应，运用TG-DTG、XRD、TEM、XPS等手段进行表征．结果表明：Co2O4催化剂以单一的立方相结构存在，呈现出高分散状态，在室温乃至零度以下（-78℃）都具有较高的CO氧化活性和稳定性，在25℃可催化CO完全氧化500min以上．催化剂失活主要是由于催化剂表面吸附水造成的，微量Pd的加入可以明显提高催化剂的抗水性，失活的催化剂经过热处理活性可以完全恢复．     

非贵金属氧化物在含水条件下对一氧化碳的催化氧化

CO的催化氧化是去除CO的一种环保有效的技术方法。影响CO氧化活性的因素有很多,如水汽含量、前驱体溶液、制备方法、焙烧温度和催化剂重量等。近来非贵金属氧化物受到众多科研工作者的关注,特别是Co基催化剂。虽然Co基催化剂在低温下对CO氧化有优异的催化性能,但在含水条件下易失活,因此提高含水条件下低温CO氧化的催化性能刻不容缓。重点综述了非贵金属(Co基、Cu基与Ce基)催化剂的研究进展,着重讨论了水因素对非贵金属催化剂对CO的催化氧化反应活性的影响。本课题组正在努力研究构造新型的抗水性聚合物薄膜以达到提升活性的目的,且已取得一定效果,并为今后的研究提出建议。     

CO偶联反应Pd／α-Al2O3催化剂失活的XPS研究

利用失活Pd／α-Al2O3催化剂的X-光电子能谱(XPS)探讨了氨气引起Pd／α-Al2O3催化剂失活的原因．分析认为氨分子在活性组分Pd^2 上的竞争吸附阻碍了催化剂表面上CO偶联反应及活性组分Pd的氧化还原循环，导致催化剂活性下降。     

纳米金催化剂低温催化氧化甲醛和一氧化碳的研究

采用均相沉积沉淀法制备了Au/CeO2催化剂,考察了不同焙烧条件对金催化剂催化HCHO和CO氧化两个反应的活性变化规律,并对活性机理进行了研究。实验结果显示,该催化剂具有优异的低温催化HCHO和CO氧化的活性。其中经500?℃焙烧的催化剂在50?℃、体积空速为5000h-1下可以实现甲醛的完全催化氧化;经300?℃焙烧的催化剂在0?℃、体积空速为450000h-1下可以实现对CO70%的转化。发射扫描透射电镜、X射线粉末衍射的表征结果显示：对于催化CO氧化来说,粒径越小活性越高,而对于催化HCHO氧化来说,则呈高斯曲线型,粒径较低时,粒径的大小和活性是呈正比的。X射线光电子能谱表征结果显示：催化CO氧化体系中,Auδ+和Au0共同作为活性组分,而催化HCHO氧化体系中,则是Au0为主要的活性组分。     

CO2加氢逆水煤气变换（RWGS）催化剂研究进展

化石能源的广泛使用，导致CO2肆意排放至大气环境，引发一系列严重的环境问题。CO2逆水煤气变换（RWGS）反应，是实现CO2资源化利用的有效途径。对RWGS反应催化剂研究情况进行了系统的总结和综述，详细地分析了Pd、Au、Pt、Cu、Fe和Mo基等催化剂的RWGS反应性能，对金属与载体间相互作用和掺杂元素的电子效应对催化RWGS反应性能的影响进行了系统的分析。Pd、Au和Pt等贵金属对CO2弱的结合能力和定向转化能力，需进一步提高贵金属催化剂对CO2分子的吸附和活化能力来提升其催化性能。非贵金属Cu、Fe和Mo基催化剂的低温活性较差，借助新的催化剂制备方法和策略，将进一步提升CO2分子的低温催化转化活性。研究结果证实，通过优化催化剂中活性组分与载体或助剂的相互作用，能实现对相应催化剂的RWGS反应性能进行调控。总结了非贵金属和贵金属催化剂上CO2 加氢机理，分析了非贵金属和贵金属催化剂RWGS反应性能间的差异，为开发制备新型的RWGS反应催化剂材料提供了可行思路和理论依据。     

评价汽车催化剂寿命的多段模式快速老化方法

为完善中国汽车催化剂性能评价试验的理论和技术 ,对一种多段模式快速老化方法进行了考察 ,设计试作了试验装置 ,并分别采用该方法和常用的断油老化方法对含少量贵金属的国产三效催化剂进行了对比试验。研究表明 ,这种多段模式老化循环兼有高温、氧化和空燃比交替冲击的效果 ,因而比断油循环有更高的老化速度     

复合催化剂用于乙醛硝酸氧化合成乙二醛

采用复催化剂ＭＡＳ－０２使乙醛硝酸氧化合成乙二醛。     

Applications of M/N/C analogue catalysts in PEM fuel cells and metal-air/oxygen batteries: Status quo,challenges and perspectives

To meet the sharp increase in demand for clean and renewable energy, it is necessary to develop new energy-conversion and storage technologies, such as proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs) and metal-air/oxygen batteries (MABs). Due to the sluggish reaction kinetics of the oxygen reduction reaction (ORR) and the oxygen evolution reaction (OER) in the cathodes of PEMFCs and MABs, significant amounts of precious metal catalysts need to be used, driving up the cost of fuel cells and MABs and thereby hindering their commercialization on a large scale. Transition metal and nitrogen co-doped carbonaceous catalysts (M/N/C) have high catalytic activity towards the ORR and OER once the catalysts are modified with certain promoters/additives. In addition, M/N/C catalysts can be prepared from abundant, inexpensive materials, making their cost negligible compared with precious metal catalysts, a development that would efficiently decrease the cost of PEMFCs and MABs. In last decade, numerous researchers have attempted to realize these applications of M/N/C catalysts, and some exciting results have been achieved, making these promising replacements for precious metal catalysts. However, some serious problems and significant challenges remain. In this paper, we review the research on the application of M/N/C analogue catalysts in PEMFCs and MABs in the last 10 years, indicate the remaining challenges, and suggest the future research directions.     

柴油机燃用F-T/生物柴油混合燃料的排放性能研究

以未做调整的四缸增压中冷发动机为试验样机,分别燃用不同比例的F-T/生物柴油混合燃料,对混合燃料的常规排放尤其是非常规排放进行了对比研究。结果表明:F-T/生物柴油混合燃料相对于0#柴油可明显改善NO_X、CO和碳烟的排放,但随着生物柴油比例的提高,NO_X、CO排放略有升高,碳烟排放则随着生物柴油比例增加而降低;外特性下,混合燃料随着生物柴油比例的提高,HC排放相对于0#柴油有明显下降;非常规排放中混合燃料可有效降低甲醛排放;SO_2排放也有明显下降,但随生物柴油配比的增加而有上升的趋势。混合燃料能有效抑制苯类排放。     

柴油选择性氧化脱硫工艺的研究

对柴油选择性氧化脱硫工艺进行了研究,实验结果表明：以过氧化氢、冰醋酸、三氟乙酸为氧化剂对直馏柴油进行脱硫,可以将硫含量从213.5 ppm降到21.92 ppm,脱硫率可达89.73%.表明用氧化的方法可以很好的脱除柴油中的硫醇含量.该工艺有望为生产清洁柴油提供一条新途径.     

直接法合成五氟碘乙烷催化剂RbNO3-KF/C失活

 五氟碘乙烷（C2F5I）不仅可作为全氟烷基碘的初始调聚剂,还可用于生产含氟医药和农药中间体的原料。目前开发了一种新型绿色环保的连续气固相催化合成C2F5I的方法,该法以五氟乙烷和单质碘为原料,以碱金属或碱土金属盐/活性炭为催化剂。本文以活性炭为载体,等体积浸渍法制备了RbNO3-KF/C催化剂。在以五氟乙烷（C2F5H）、碘（I2）为原料,气固相催化合成C2F5I时发现,催化剂活性持续下降。采用BET-BJH、TG-DTA、SEM、XRD、ICP等分析手段对反应前后的催化剂进行分析。结果表明,对于活性组分RbNO3,真正起催化作用的是氧化铷和部分氟化铷;催化过程中积碳的生成导致催化剂的孔道堵塞,使部分活性中心被覆盖以及积碳与烧炭之间的不平衡导致活性组分的流失是催化剂失活的主要原因。     

车用柴油新标准的硫含量修订及其影响

新标准GB19147-2013《车用柴油（Ⅳ）》是根据我国当前经济发展实际情况,环保的现实要求,在参考欧盟实施欧Ⅳ阶段排放时所制定的车用柴油标准,对原GB19147-2009《车用柴油》标准中硫含量等项目指标进行了修订.硫含量由原来质量分数不大于350mg/kg,修改为现在的质量分数不大于50 mg/kg.新标准对硫含量指标的修订,对炼油企业在车用柴油生产技术的改进、硫含量检测仪器的更新、检验人员的培训与提高都将产生影响;也为早日与国际先进标准接轨、降低车用柴油中的硫含量、减少汽车尾气对大气造成的污染及减少雾霾天气的产生创造了条件.     

活性炭对顺酐加氢催化剂Cu/ZnO的影响

研究了Cu/ZnO、Cu/ZnO-C和Cu/ZnO-Al2O3 催化剂.采用XRD、TPR、BET、SEM等方法对催化剂进行表征,考察了它们的催化反应性能,发现Cu/Zn0催化剂中添加活性炭可以使顺酐气相加氢合成γ-丁内酯(GBL)的反应温度降低.在250℃,液体空速为0.1 h-1,氢酐摩尔比为50:1的条件下,顺酐...     

双亲性夹心型杂多化合物氧化模型柴油深度脱硫的研究

以过氧化氢为氧化剂,首次尝试将夹心型杂多化合物Q12[WZn3（H2O）2（ZnW9O34）2]作为催化剂应用于模型柴油的氧化脱硫．研究发现,季铵盐阳离子对夹心型杂多化合物催化剂氧化脱硫的催化活性有重要的影响;氧硫物质的量之比（O／S）和温度对反应速率有强烈的影响;二苯并噻吩上的取代基具有位阻效应,分子越大,位阻效应越大,反应活性越低．