Cu-SSZ-13协同Fe-BEA催化剂低温脱除柴油机NOx的性能研究

来源 :江苏大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fancyyeast1
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
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。
其他文献
图像场景分类是图像识别、图片搜索等领域的关键技术,广泛应用在地图导航、自动驾驶等现实问题中,是计算机视觉领域的一个重要研究方向。在当前大数据时代背景下,图像场景分类任务日益复杂,且面临数据分布多变和标注样本不足等挑战。半监督聚类能够在少量有标签数据的指导下有效发现数据的自然分布结构,因此结合半监督聚类来提升复杂场景分类的性能已经成为近年来的研究热点。在查阅大量国内外文献的基础上,本文首先介绍图像场
随着推荐系统的发展,用户越来越关注推荐结果的个性化以及可解释性。得益于点评功能的完善,用户评论文本作为一种既能表达用户情感态度又隐含服务特征的文本数据,越来越受到推荐系统研究者们的重视。当前,众多研究者开始对用户评论进行情感分析,并将分析结果引入服务推荐工作中。融合用户方面情感的服务推荐系统是将用户和服务的所有历史评论和交互记录作为研究样本,挖掘用户对服务方面的偏好,提取服务的方面特征,通过预测获
随着技术的飞速发展,智能产品的普及带给人们许多便利。越来越多的产品界面活跃于大众的视野中,界面所显示的视觉信息不仅丰富人们的视觉感受,提升使用效率,而且为人们提供优质的交互体验。但由于产品功能日趋复杂,许多用户面对智能产品衍生出的诸多功能都束手无策,甚至被排除在外。产品界面作为用户与产品信息交互的媒介,其优劣程度直接影响用户的使用体验。认知能力是用户操作产品界面的核心能力,如何提升产品界面对用户认
在许多重要的自然科学与工程技术问题中,当描述实际对象的某些特性随着时间或者空间演变的过程时,往往可以通过建立微分方程进行研究,如流体运动、光纤传播、种群遗传、人口发展、核反应等。因此,微分方程广泛应用于物理、生物、工程等各种领域,对微分方程的研究一直是数学领域研究的热点之一。获取微分方程的解对该方程所描述的问题具有重要的价值。一般而言,对大部分微分方程,得到其精确解十分困难。而对很多实际问题,需要
风能作为发展潜力巨大的可再生能源,具有资源分布广、转化效率高、对环境影响小等优点,其开发与利用日益受到重视。但是,大规模风电接入电网时,其间歇性和随机性会对电网的稳定运行和供电质量带来巨大挑战。对风电功率进行准确预测可以显著提高电力系统的安全性、稳定性和经济性。因此,围绕风电功率预测方法展开研究具有重要的实际意义与应用价值。本文针对实际风电场数据,采用数据驱动技术,结合群智能优化算法,对风电功率混
吴乔是清初诗坛著名的诗人和诗论家之一。《围炉诗话》是他最重要的诗学理论著作。本文以《围炉诗话》为本,从吴乔生平及著述考证、诗歌批评标准、诗歌批评实践以及诗学思想在其诗歌创作中的体现等四个方面,分析吴乔《围炉诗话》的诗学批评。吴乔主张“有意有法”的诗歌批评标准。他一方面重视诗歌创作要有“意”,另一方面也看重传统诗学中比兴手法的运用,认为比兴是虚句活句,能使诗歌含蓄委婉,亦能关注到诗歌的用词与用韵,强
图像分割是计算机视觉领域的基础任务也是经典难题。近年来随着深度学习的快速发展,人像分割在公共安防、自动驾驶、计算摄影等领域得到了广泛的应用。然而,现有分割方法的网络模型具有巨大的参数量和计算量,急需一种轻量化的人像精细化分割网络。本文通过对现有的图像分割算法、轻量化网络设计方法以及图像边缘优化算法进行研究,提出了快速自动化人像分割网络以及边缘精细化处理方法,主要工作内容和成果如下:(1)在基于编码
本文研究两类包含易感染者、无症状感染者、感染者和接种疫苗者(SAIV)的扩散型流行病模型。模型中行波解的存在性揭示了在何种情况下流行病会在空间中以常速波速进行传播。该研究有助于人们预防和提前采取措施控制流行病。第一部分研究一类时滞扩散型SAIV流行病模型。首先引入行波系统的一个扰动系统,构造扰动系统的上下解,应用Schauder不动点定理得到该扰动系统解的存在性,并讨论解的若干性质。然后利用极限逼
稻瘟病是水稻生长周期中的主要病害,去年稻瘟病发生面积达6500万亩次,造成粮食损失近1000万吨。由此,稻瘟病早期的检测工作成为一个重点,国内外大量开展了对于稻瘟病预警检测的研究。大多数稻瘟病检测需要基于手机、单反相机等便携式设备拍摄RGB图像,利用这些图像进行后续的图像识别。然而,传统稻瘟病图像检测、图像识别仍存在下述问题:(1)手机、单反相机等拍摄设备采集待测水稻病害样本时需要花费时间对焦,对
随着互联网连同教育事业的蓬勃发展,在线学习也逐渐成为炙手可热的领域,随之而来的便是在线学习资源的冗余,学习者无法迅速获取想要的学习资源,直接影响到学习者的学习兴趣和耐心。因此,能够在信息过载的时代挖掘出符合学习者切身需求的学习资源并进行精准推送,对于学习者有着非常重要的意义。为了能够更精确的分类学习者学习等级,从而提供符合其自身需求的学习资源,论文根据在线学习行为数据不平衡的特性利用Bagging