In/H-SSZ-13催化剂用于甲烷选择性催化还原NO_(x)反应的研究

采用浸渍法制备了不同比例In改性的In/H-SSZ-13催化剂.通过催化剂活性评价系统研究了In改性比例对In/H-SSZ-13催化剂NO_(x)转化率的影响,并采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)等表征技术对In/H-SSZ-13催化剂的物理化学特性进行了深入分析.研究结果表明,添加In能够明显提高H-SSZ-13的CH_(4)-SCR反应催化活性,其中,15%In/H-SSZ-13催化剂的CH_(4)-SCR反应活性最佳,其最大NO_(x)转化率在550℃可达87.32%.尽管In比例的增加对H-SSZ-13的CHA结构没有明显影响,但催化剂表面的In_(2)O_(3)物种明显增加,并逐渐形成团簇.In在In/H-SSZ-13催化剂中以In O^(+)和In_(2)O_(3)两种赋形状态存在,In O^(+)是CH_(4)-SCR反应的主要活性中心,In_(2)O_(3)对NO_(x)转化没有明显作用,但在高温阶段会促进CH_(4)的氧化反应.

Pd/CeO_(2)上乙酸丁酯高效深度氧化性能与机理研究

新能源汽车和相关领域中,对于典型含氧挥发性有机物乙酸丁酯的治理越来越重要。通过引入0.5%的Pd来调节CeO_(2)-U催化剂的表面结构和理化性质,并与含等量Pd的Al_(2)O_(3)和TiO_(2)进行对比,通过SEM、XPS、in-situ DRIFTS等手段对催化剂进行表征,以探究Pd和Ce活性组分间的协同作用对乙酸丁酯(BA)催化氧化性能的影响。研究结果表明,在220℃下引入Pd使CeO_(2)-U的CO_(2)产率由77.8%提高至90.7%,明显促进了BA的深度氧化进程,缓解了CO_(2)选择性滞后的问题。Pd的引入改善了CeO_(2)中晶格氧的移动性和反应性,增加了表面Ce^(3+)的含量,提高了表面氧空位浓度。结合in-situ DRIFTS图谱分析,证实了Pd/CeO_(2)-U上BA的催化氧化机理,即在低温段(T<200℃)遵循Langmuir-Hinshelwood(L-H)机理,在高温段(T>200℃)遵循Mars-van Krevelen(MvK)反应机理,并且发现中间产物羧酸盐的分解为关键的控速步骤。本研究结果可为相关领域乙酸丁酯的治理提供借鉴。

汽油车无控制条件下加油污染物排放预测模型

针对汽车无控制条件下加油排放机理和污染物排放量预测问题,建立了仿真预测模型。对照试验数据综合分析了经验模型、稳态模型以及非稳态模型对汽油车无控制条件下加油排放的预测能力。研究结果表明:非稳态模型较试验数据拟合模型和稳态模型有更好的适应性和预测精度;油箱温度对加油排放的影响,Rothman和Cingle等提出的经验模型以及稳态模型未能给出正确的变化趋势,而非稳态模型的预测结果最好,最大偏差为2.03%;对于雷德蒸气压和加注燃油温度的影响,各模型均得出了正确的变化趋势,但经验模型和稳态模型的预测值与试验数据偏差过大,非稳态模型给出了较为准确的预测结果,最大偏差分别为-3.75%和-4.1%。

核壳结构分子筛基催化剂设计及柴油机尾气脱硝反应机制研究进展

柴油机尾气排放的氮氧化物(NO_(x))是造成环境污染的主要污染源之一。氨选择性催化还原(NH3-SCR)技术是目前最有效的NO_(x)控制技术,而NH3-SCR催化剂的催化活性是该技术的核心。如今,分子筛基NH3-SCR催化剂已在该领域工业化并被广泛应用。但是,随着环保法规日益严苛及柴油机尾气“零排放”要求实施,开发具有更加优异催化活性以及抗中毒性能的分子筛基催化剂,特别是核壳结构催化剂显得尤为重要。本综述着重介绍了三种常用的Beta、ZSM-5、SSZ-13分子筛为内核的核壳结构分子筛基催化剂在NH3-SCR反应中最新的研究进展。还总结了抗高温水热老化,抗硫中毒,抗碳氢中毒以及抗碱金属中毒的反应机理,并解释了核与壳之间的界面效应在该反应中所起的重要作用。最后,对核壳结构分子筛基催化剂未来的发展和应用前景进行了展望。

微量柴油引燃高压直喷天然气发动机燃烧循环变动研究

微量柴油引燃高压直喷天然气发动机排放低于同排量柴油机,热效率与同排量柴油机相当,具有良好的发展前景。对于高压直喷天然气发动机,循环变动特性直接影响了其运行的稳定性,但目前的研究大多针对发动机的燃烧和排放特性,对循环变动的研究十分有限。以一台微量柴油引燃高压直喷天然气发动机为研究对象,对其外特性工况下不同运行参数的循环变动进行了研究。结果表明:随天然气喷射提前角增加,最大燃烧压力的循环变动呈现先增加后减小的趋势,低速下最大燃烧压力的循环变动相对较高;滞燃期和50%燃料燃烧相位角的循环变动随天然气喷射的提前和转速的增加而增加;在24MPa喷射压力下,平均有效压力的循环变动随天然气喷射提前角的增加而增加,而在30MPa下,平均有效压力循环变动随天然气喷射提前角的变化规律与转速有关;在高转速下,平均有效压力的循环变动相对较高;燃料的喷射压力对各参数的循环变动影响很小。

发动机进、排气系统漏气对碳平衡影响的试验研究

针对发动机进、排气系统漏气影响碳平衡偏差问题,分别对进、排气系统不同管路漏气进行万有特性、稳态循环、瞬态循环试验,测试和分析碳平衡偏差随漏气位置和漏气量的变化规律。结果表明:压气机后进气管或排气管路漏气时,测试工况点的碳平衡偏差均为正值,其中压气机后进气管漏气的最大碳平衡偏差为35%、排气管路漏气的最大碳平衡偏差为1.7%;压气机前进气管路漏气时,碳平衡偏差为负值,最大为-6.3%;碳平衡偏差的绝对值随进气系统漏气量的增加而增大,但排气系统漏气量不影响碳平衡偏差。碳平衡偏差主要受进气管漏气影响,当碳平衡偏差超过3%时,若碳平衡偏差为正,应优先排查压气机后进气管路;若偏差为负,应优先排查压气机前进气管路。

柴油车用钒基催化剂水热老化性能研究

针对钒系SCR催化剂高温水热稳定性差的问题,通过分析老化前后理化性质与催化性能变化,剖析失活本质。与新鲜样品相比,水热老化后,催化剂活性出现不同程度的降低。催化材料的理化表征测试结果表明,催化剂失活很大程度上是由于催化剂涂层中活性元素钒挥发,导致低温催化活性严重衰减。550℃水热老化后的催化剂样品,NO_(x)起燃温度由199℃升高至220℃。同时,催化剂氨存储量(200℃时)由新鲜态的409.52 mg/L降至137.08 mg/L(550℃水热老化后)。说明较高的排气温度与水汽可能会导致催化剂涂层氨吸附能力衰减,削弱其催化反应的本征活性。此外,水热老化后,材料微观表面结构更为致密,比表面积由新鲜态的29.51 m^(2)/g降至11.95 m^(2)/g(550℃水热老化后),导致污染物气体与催化材料的接触面积减小,一定程度降低了催化效率,导致催化活性降低。

木质素/片层状碳复合材料的电化学性能研究

作者采用超声辅助合成法制备出硫酸盐木质素/片层状碳复合材料(KL/C)与木质素磺酸盐/片层状碳复合材料(LS/C)两种复合材料,并对其作为超级电容器电极材料的应用进行了研究。在1A·g^(-1)电流密度下,片层状碳电容量为202F·g^(-1),KL/C电容量为305F·g^(-1),LS/C电容量为344F·g^(-1)。木质素对电容量的提升起到决定作用,木质素磺酸盐的氢醌基团对复合材料的电容量的贡献更大。

木质素/聚苯胺复合电极材料的制备及其电化学性能研究

作者采用电化学聚合法制备了木质素(L)与聚苯胺(PANI)的复合材料木质素/聚苯胺(L-PANI)材料,并对其作为超级电容器电极材料的应用进行了研究。在1A·g^(-1)电流密度下,L-PANI复合材料电容量为784F·g^(-1),PANI电容量为401F·g^(-1)。聚苯胺与木质素氢醌基团的协同作用显著提高了聚苯胺(PANI)的电化学活性。

热老化温度对铈改性水滑石基LNT催化剂NO_(x)吸附-还原性能的影响

采用共沉淀法和分步浸渍法合成了Ce改性水滑石基Pt/BaO/MgAlCe10催化剂,对催化剂进行不同温度热老化处理.通过NO_(x)-TPD、H_(2)-TPSR、XRD、SEM-EDS、in-situ DRIFTs等研究了热老化温度对催化剂的NO_(x)吸附性能、还原性能、晶相结构、微观形貌等的影响.结果表明,催化剂经过600℃和700℃热老化处理后,仍表现出良好的NO_(x)吸附-还原性能;而经过800℃热老化处理后,催化剂表面出现烧结,晶相结构发生明显改变,Pt颗粒发生团聚,催化剂的活性明显下降,NO_(x)存储能力下降了46.8%,NO_(x)转化率由89.53%下降为77.35%.此外,与未处理催化剂相比,经过800℃热老化处理后的催化剂,吸附形成的硝酸盐物种大量减少,催化剂对亚硝酸盐的催化氧化能力被削弱.

基于二型模糊神经网络的NOx排放预测

为提高柴油机NOx排放预测精度及减少试验成本,本文提出了二型模糊神经网络(Type-2 Fuzzy Neural Networks,T2FNNs)的柴油机NOx排放预测方法。首先利用随机森林算法进行了输入变量的重要性分析并约简优化了输入变量,然后对本文提出T2FNNs预测模型的参数分别采用梯度下降法和递推最小二乘进行训练寻优,基于寻优后的最优预测模型进行了训练和验证,并取得了较好的预测效果。在训练集和验证集上NOx的回归决定系数(R^(2))分别为0.985和0.962。最后对T2FNNs预测模型进行了泛化性测试,并与其他神经网络预测模型进行了对比。结果表明在测试集上其R^(2)值为0.961,相较于训练集和验证集仅分别下降了2.4%和0.1%,说明T2FNNs预测模型具有极强的泛化能力。在与其他预测模型的对比中,T2FNNs预测模型也表现出了更好的性能特性。

NO2-O2气氛下柴油机碳烟氧化特性及氧化机理

通过热重分析仪及无模式函数法研究了柴油机碳烟在O2、NO2-O2气氛下的氧化特性及氧化机理,并探究了NO2对碳烟氧化反应的影响机制.结果表明:在10%O2中添加0.1%NO2降低了柴油机碳烟氧化反应的起燃温度和燃尽温度,并且NO2对上述氧化反应特征温度的影响效果随升温速率(10℃/min、12℃/min、15℃/min)的增加而提高;添加0.1%NO2促进柴油机碳烟氧化反应的进行,显著降低氧化反应本征活化能;柴油机碳烟氧化过程可分成氧化前期、氧化中期及氧化后期3个阶段;随碳烟失重比的增加,碳烟氧化反应有效活化能先增后减再不变,其原因为本征反应和气体扩散作用对氧化速率影响效果的此消彼长;碳烟失重比小于65%时,NO2能够降低碳烟氧化反应有效活化能,碳烟失重比大于等于65%时,NO2对有效活化能的影响逐渐消失.

散热参数对DPF温度的影响

建立考虑散热的柴油微粒捕集器(diesel particulate filter,DPF)模型,对比相关热参数(表面换热系数、壳体厚度和环境温度)对DPF再生过程最高温度和最低温度的影响。从实现DPF热管理角度,对将液体强制冷却应用于该过程进行研究。研究结果表明,在各热参数的取值范围内,改变壳体厚度、表面换热系数以及环境温度对DPF热再生过程影响不大;而采用发动机冷却液对DPF进行强制冷却,选择合适的表面换热系数对DPF热再生过程影响显著。

铟掺杂促进铜铝催化剂低温C_(3)H_(6)-SCR反应的机理

CuO/Al_(2)O_(3)催化剂为低温SCR催化剂,在其表面添加In组分,并用于丙烯选择性催化还原(C_(3)H_(6)-SCR)氮氧化物(NO_(x))的研究。结果表明,负载CuIn的催化剂表现出最好的反应活性,在350°C时NO_(x)转化率可达到62%。XPS表征结果显示,同时负载In改变了Cu的化合价态和表面氧的分布,提高了催化剂表面Cu^(2+)和化学吸附氧的比例。H_(2)-TPR和NO+O_(2)-TPD结果表明,同时负载CuIn能提高催化剂氧化还原性,也促进了NO_(x)的吸附,催化剂表面生成大量的亚硝酸盐/硝酸盐。反应机理研究表明,C_(3)H_(6)-SCR过程沿着L-H反应路径进行,同时负载CuIn能促进C_(3)H_(6)的快速氧化,并有助于催化剂表面甲酸盐和乙酸盐的形成。因此,Cu^(2+)和化学吸附氧比例的提高,会增强催化剂的氧化还原性能,从而加速甲/乙酸盐的形成,这可能是促进C_(3)H_(6)-SCR低温活性得以提高的主要原因。本研究可为应用于柴油车尾气控制技术的低温SCR催化剂开发提供参考。