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NOx是柴油车排放的主要污染物之一,为了严格控制NOx排放,通常采取机内净化技术与机外净化技术相结合的手段。目前,选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction,SCR)技术凭借其高效的催化活性、较好的水热稳定性、良好的燃油经济性等优点已成为机外净化的重要技术手段,被广泛应用于柴油车后处理系统中。Fe-BEA催化剂凭借其优异的高温催化活性和抗水热老化性能,被认为是应用在柴油机后处理排放系统中最具潜力的分子筛催化剂,但是该技术的关键问题是如何提高Fe-BEA催化剂的低温催化性能。研究发现,Cu-SSZ-13催化剂较好的低温催化性能。因此,为了改善Fe-BEA催化剂在低温时的催化性能并同时拓宽其活性温度窗口,本文进行了Cu-SSZ-13协同Fe-BEA催化剂低温脱除柴油机NOx的试验研究。本文采用不同Cu/Fe比例Cu-SSZ-13协同Fe-BEA催化剂:xCuyFe(x:y=0:100,20:80,40:60,50:50),并利用综合表征技术对不同Cu/Fe比例催化剂的形貌特征、酸性位点以及氧化还原能力进行了评价;基于模拟气试验平台,开展了不同Cu/Fe比例对催化剂脱除NOx性能影响的试验研究,分析了不同Cu/Fe比例催化剂的催化活性和水热稳定性。同时考察了50Cu50Fe催化剂在不同反应条件下选择性催化还原NOx性能。最后,进一步研究了催化剂N2O生成的影响规律,并利用in situ DRIFTs对反应过程中的中间物种进行了分析,探究了N2O生成路径。具体内容如下:(1)采用不同Cu/Fe比例Cu-SSZ-13协同Fe-BEA催化剂:xCuyFe(x:y=0:100,20:80,40:60,50:50),并利用ICP-OES(Inductively Coupled Plasma-Optical Emission Spectrometry)、BET(Brunauer,Emmett,Teller)、XRD(X-ray Diffraction)、XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy)、H2-TPR(H2-Temperature Programmed Reduction)、NH3-TPD(NH3-Temperature Programmed Desorption)和UV-vis DRS(UV–vis Diffuse Reflectance Spectra)等测试手段对不同Cu/Fe比例新鲜催化剂的晶相结构、元素组成、酸性位点以及氧化还原能力进行了评价。基于模拟气试验平台,对不同Cu/Fe比例新鲜和老化催化剂脱除NOx性能进行分析,结果表明,添加Cu后,催化剂低温活性明显改善;催化剂中Fe物种主要以Fe2+和Fe3+的形式存在,100Fe和20Cu80Fe催化剂中含有少量的Fe2O3,催化剂中Cu物种高度分散,且主要由Cu2+组成;Cu的添加,降低了催化剂的还原温度,还提高了催化剂中Br(?)nsted酸性位点的酸性强度;50Cu50Fe催化剂表现出最佳的催化剂活性,其NOx转化率在300℃已达到了80%。经过水热老化后,,除了100Fe催化剂和20Cu80Fe催化剂在650℃催化活性得到了轻微改善,其余各催化剂的活性显著降低。水热老化破坏了分子筛的骨架结构,导致酸性位点急剧减少,从而使得催化剂的活性下降,而100Fe催化剂和20Cu80Fe催化剂中含有少量的Fe2O3,在水热老化过程中转变为孤立的Fe3+,提高了高温催化活性。(2)基于模拟气试验平台,进一步研究了不同O2浓度、H2O浓度、NH3/NO比(Ammonia to NOx Ratio,ANR)、空速(Gas Hourly Space Velocity,GHSV)以及NO2/NO比对催化剂脱除NOx性能的影响规律。结果表明,当O2浓度从0升高至1%,催化活性显著上升,NO2和N2O生成量几乎为0;当ANR达到1.1后,NOx转化率开始保持不变,出口处NH3浓度开始增加至20 ppm,而过量NH3会造成NH3泄漏;添加H2O后,催化剂中Lewis酸性位点转变为Br(?)nsted酸性位点,在温度为350℃和550℃时,催化活性明显得到了提高;当空速从30000 h-1升高至100000 h-1时,参与SCR反应的气体与活性位点接触时间变短,在300~500℃范围内,催化活性显著下降。(3)选取了50Cu50Fe催化剂,开展了在不同反应条件下催化剂选择性催化还原NOx性能的试验,重点分析了不同反应条件下N2O生成的影响规律,并利用in situ DRIFTs表征试验,探究了NO+O2和NO2+NO+O2在催化剂表面与预吸附NH3的反应规律,进一步确立N2O生成路径。结果表明,NH3氧化和NO氧化反应对N2O生成的影响较小,在本试验中可忽略不计。当催化剂的反应条件从“标准SCR”转变为“NO2-SCR”后,催化剂N2O生成量从原先的12 ppm增加至80 ppm。添加NO2后,催化剂在低温时表面生成了NH4NO3,随着温度上升逐渐分解生成N2O;在高温时,催化剂表面吸附在Br(?)nsted酸性位点上的NH3数量减少,有利于NH3和NO直接发生副反应,从而产生N2O。