论文部分内容阅读
汽车尾气主要含CO,HC和Nox等污染物,目前汽车尾气净化一般使用以Pt、Pd和Rh为活性组分,以γ-Al203和堇青石为载体以及铈锆固溶体储氧材料组成的三效催化剂(TWC)。本论文主要以先进的合成技术,制备了一些纳米材料:可以应用于汽车尾气净化处理的三效催化剂助剂铈锆固溶体和金铑双金属模型催化剂,为三效催化剂的开发奠定了基础。
采用实验室自主发明的超声波膜扩散法(UAMR)制备了一系列不同比例的铈锆固溶体CexZr1-xO2,并对铈锆固溶体进行了XRD晶相结构,N2吸脱附,扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、选区电子衍射(SAED)等表征,H2-TPR测试和储氧量的测定,并与传统共沉淀法制备的样品进行了比较。UAMR法制备的样品(在铈锆比小于1时,样品Ce0.5Zr0.5O2)有好的晶相结构,大的比表面积(90 m2·g-1),均一的孔道结构和孔径分布,大的孔容(0.119 cm3·g-1),良好的低温储放氧能力(TPR还原峰在344℃),高的储氧量(334μmol·g-1),以及高温老化后,储氧量下降不多(变为原来的78％)等优势。
用多元醇还原法,以1,4-丁二醇为还原剂,PVP为保护剂,在N2气氛下,制备了一系列不同比例的金铑双金属纳米溶胶(Au,Au3Rh1,Au1Rh1,Au1Rh3,Rh),对纳米溶胶进行了透射电镜(TEM)、粒度和紫外可见分光光谱的表征,纯Au纳米粒子有许多形貌,粒度在20-50 nm范围内,颗粒分散均匀,当金铑比大于1时,纳米粒子的形貌变为均一的球形,粒度范围在5-20 nm之间,随着铑含量的增加到纯铑纳米粒子,样品Au1Rh3和Rh粒度分布变宽,并且出现团聚和交联的现象。从粒子的紫外可见分光光谱图,得到了完全反应的最佳时间,为下一步从纳米粒子制备负载型的纳米催化剂奠定了基础。
改变多元醇还原法中金属前驱体的加入顺序,制备了两种还原顺序不同的金铑比为1:1的纳米溶胶,向制备好的溶胶中加入γ-Al2O3载体,真空加热抽干溶剂,得到了两种负载型的纳米催化剂:AU1Rh1(1 wt％)/γ-A12O3(共还原金铑制备)、Au1Rh1*(1 wt％)/γ-Al2O3(顺序还原金铑,先还原金后还原铑制备),探究了两种样品对CO+O2催化氧化的活性,并探究了不同还原顺序对金铑双金属的结合方式影响。通过对不同温度灼烧的催化剂进行的活性评价发现500℃灼烧的样品,贵金属组分和载体结合的很好,金属和载体的相互作用使得500℃灼烧的催化剂有更好的活性。通过对催化剂的TEM的表征和纳米粒子的电镜照片对比,推测在共还原时金铑双金属形成了合金结构,因此在催化反应中金铑双金属的协同作用使得共还原的催化剂有很好的活性,而在顺序还原的样品中,两种金属形成了包裹的结构(铑在金外被还原)。这些结果对三效催化剂的开发起到一定的借鉴作用。