钼基催化剂活性特征及其催化柴油机碳烟氧化特性

为探究钼基催化剂的表面活性相结构,采用浸渍法制备了不同钼负载量纳米级MoO3/TiO2催化剂,通过比表面积分析仪(BET,brunner-emmet-teller)、傅里叶红外光谱分析(FT-IR,fourier transform infrared spectrometer)、X射线衍射仪(XRD,X-ray diffractomer)以及扫描电镜(SEM,scanning electron microscope)对催化剂的物化特性进行了表征。同时,为探究钼基催化剂改善碳烟催化氧化特性,以Printex-U碳黑作为实际发动机颗粒的替代物,利用热重分析法探究钼基催化剂对碳烟的催化氧化特性,并基于Starink法定量表征碳烟催化氧化反应过程。结果表明:较低钼负载量时,活性组分MoO3主要以非晶态或小晶态存在。当负载量超过10%时,催化剂表面开始出现正交晶系MoO3结晶区,所有样品均以稳定的钼氧双键形态存在在松接触状态下,具有低熔点性质的MoO3仍表现出良好的催化效果。随着MoO3/TiO2催化剂上钼负载量的增加,碳烟氧化特征温度随之降低,催化剂活性呈递增趋势,其并未受阈值效应与比表面积的制约,仅与活性组分MoO3含量呈正比关系。催化剂Mo∶Ti质量比为40∶60表现出最高的催化活性,与无催化剂状态相比,此时催化剂碳烟的起燃温度、峰值温度、燃尽温度分别降低了约84.4、122.6和122.7℃。Starink法热力学分析得到催化剂活性序列为无催化剂<Mo∶Ti(质量比为5∶95)<Mo∶Ti(质量比为10∶90)<Mo∶Ti(质量比为20∶80)<Mo∶Ti(质量比为40∶60)。因此,负载型钼基催化剂的催化活性随其质量负载量的增加而增加。

碳烟催化氧化最优升温速率与颗粒质量分数的试验

通过傅里叶红外光谱(FT-IR)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)对纳米MoO3催化剂的物化特性进行表征.MoO3催化剂主要以均匀球形或类球形颗粒组成,球形形状增加了比表面积且具有较高的分散性,从而大幅提高MoO3的催化性能.以Printex-U碳黑作为发动机尾气中碳烟颗粒的替代物,利用热重分析仪(TGA),基于CoatsRedfern法对不同升温速率、不同碳黑颗粒与催化剂配比下碳黑氧化的动力学参数进行分析.结果表明:当升温速率为20,℃/min时指前因子呈现较高的值,而当颗粒质量分数在15%,时的活化能亦较高,这是由于催化剂与颗粒低效接触以及可能存在非催化氧化而导致的传热和传质限制引起的.故进行颗粒物催化氧化试验时,颗粒物质量分数宜控制在10%,以下,升温速率宜选取在15,℃/min以下,颗粒氧化反应动力学参数只有微小变化,几乎不受扩散控制的影响.