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柴油机由于其动力强、燃油效率高等优点,被广泛应用于车辆及各类工程机械。但柴油机会排放出较高浓度的碳烟颗粒(PM)和氮氧化物(NOx),造成严重的环境污染问题,因此,开发相应的治理技术显得尤为重要。目前,利用后处理催化技术是有效解决柴油机排气污染的主要手段之一。基于镧锰钙钛矿(La Mn O3)催化剂同时净化去除PM和NOx具有较高的效率,本研究经过A、B位掺杂修饰后进一步提升催化性能,并应用于实际柴油机微粒过滤器(DPF)台架试验中,主要内容与结论如下:(1)对于A位Sr、K掺杂的La Mn O3催化剂,K掺杂有利于提高催化剂活性,其活性优于无掺杂和Sr掺杂的催化剂。在模拟同时催化PM和NO的评价中,K掺杂量为0.3(La0.7K0.3Mn O3)的样品催化活性最佳,其催化碳烟燃烧的T10、T50、T90分别为254、336、和397℃,比非掺杂的催化剂(La Mn O3)分别降低了87、72、64℃;同时,La0.7K0.3Mn O3催化NO转化的最大转化率Xα达到46.7%,对应转化温度Tα为360℃,与La Mn O3相比,Xα大幅提升了30.5%,Tα降低了40℃。但是K掺杂的催化剂样品在受热后,其质量有一定损失,并随着掺杂量增大损失变大,直接影响催化剂的寿命。虽然Sr掺杂La1-xSrxMn O3的催化活性不如K掺杂的催化剂,但Sr掺杂在提高La Mn O3催化剂活性的同时,可以维持催化剂热稳定性。Sr掺杂最佳样品La0.7Sr0.3Mn O3催化碳烟燃烧的T10、T50、T90分别为319、392、452℃,相比La Mn O3分别降低22、16、9℃;其催化NO的最大转化率Xα为24.6%,Tα为380℃,相比La Mn O3,Xα提升了8.4%,Tα降低了20℃。(2)进一步对A位掺杂之后的催化剂B位进行Co掺杂,发现Co有利于提升Sr掺杂催化剂的活性与K掺杂催化剂的热稳定性。在Sr掺杂的样品中,其最佳样品La0.7Sr0.3Mn0.6Co0.4O3的T10、T50、T90分别为274、354、419℃,相比掺杂前的La0.7Sr0.3Mn O3分别降低45、38、33℃。在K掺杂的La0.7K0.3Mn O3基础上B位引入Co,一定程度上提升了催化剂的热稳定性,且随着Co掺杂量的提升,催化剂的热稳定性提升,但随着Co的引入,其催化活性有一定程度的降低。最佳的样品La0.7K0.3Mn0.8Co0.2O3,其T10、T50、T90分别为270、346、408℃,催化NO的最大转化率Xα为45.3%,Tα为360℃。(3)利用单缸柴油机提供实际柴油机排气的气氛,进行了台架测试评价。通过对柴油机微粒过滤器(DPF)表面催化剂涂覆过程的探究,发现在向涂覆原料中添加硝酸盐组分有利于提升催化剂产品的性能。但涂覆过程中,催化剂的用量过大反而会降低产品催化性能,这可能是由于涂覆量过大导致DPF孔道堵塞,不利于反应物与催化活性位点的接触。最佳的DPF产品制备工艺参数为:采用原液-粉末法进行催化剂的涂覆,涂层与催化剂质量比约为1:4~1:5,涂层用量为60~80 g/L。采用自制的La0.7Sr0.3Mn0.6Co0.4O3和La0.7K0.3Mn0.8Co0.2O3催化剂制备成DPF催化产品,进行了系统的台架测试,结果表明,La0.7Sr0.3Mn0.6Co0.4O3催化剂在四效催化测试中展示出较为稳定的催化性能,其总体性能与商用DPF产品性能接近,表明钙钛矿催化剂在柴油机尾气净化中具有较大的商业应用潜力。