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改性堇青石载体催化剂选择性催化还原NOx研究
上海市化工科学技术情报研究所      摘编
2010-07-13
关键字:堇青石γ-Al2O3涂层正交设计活性催化剂
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      堇青石蜂窝陶瓷已被广泛应用为尾气净化催化 剂载体,但是,它的比表面积<1m2/g,为了负载更 多的活性组分和提高尾气净化效果,需要在堇青石 基体上负载具有高比表面积的物质[1-2]。其中 γ-Al2O3应用最为广泛,γ-Al2O3涂层不仅是活性组 分的载体,也有助催化作用。故对γ-Al2O3涂层改 性研究[3-5]也较多。叶青等[4]在铝溶胶中加入稀土 氧化物和胺类有机化合物对比表面改性,改性后最 大比表面积达到50m2/g。蒋平平等[5]详细研究了 涂层的性能和负载量与铝溶胶涂层料液的表观粘度、固含量、粒径大小以及颗粒分布的关系,结果显 示涂层的抗震动和抗热冲击性能较好。因此,研究 催化剂的涂层制备工艺对催化剂净化效果十分重 要[6-7]。本文采用添加造孔剂六次甲基四胺[8]和稳 定剂Ba(NO3)2[9]的铝溶胶对堇青石蜂窝陶瓷进行 表面改性,详细研究了涂层制备工艺。同时,采用浸 渍法在改性前后的载体上负载制备了CuO-NiO-CeO 催化剂,以尿素作还原剂,利用固定床反应器系统评 价催化剂对NO催化还原活性。利用BET、SEM、 TG-DTA等测试方法对载体涂层及催化剂进行表征。
1 实验部分
试剂与仪器
硝酸镁、硝酸铜、硝酸镍、硝酸铈、浓硝酸、碳酸 铵均为分析纯;铝溶胶、堇青石蜂窝陶瓷(实测比表 )均为市售。
JSM-6480型扫描电镜;TTR-Ⅲ型X射线衍射 仪;SSA-4200孔隙比表面分析仪;六气路固定床反 应器;FGA-4100型汽车尾气分析仪;AI-708P型人工 智能温控仪。
催化剂制备
将堇青石蜂窝陶瓷用浓硝酸在室温下浸泡 12h,用蒸馏水洗涤至pH=7,在120℃下干燥5h 待用。将铝溶胶、3mol/L的六次甲基四胺溶液和 (NO3)2溶液按一定比例混合均匀。 将预先处理过的堇青石蜂窝陶瓷放入混合溶液中浸 渍1min左右取出,用吸耳球吹其孔道内的溶液,于 120℃的干燥箱中干燥2h,在马弗炉中焙烧。重复 上述操作数次,最后马弗炉中于600℃焙烧5h,测 定比表面积。
改性前后的载体于3mol/LCu(NO3)2、1mol/L Ni(NO3)2和1mol/LCe(NO3)2等体积混合溶液中 浸渍,于120℃下烘干30min,600℃焙烧30min, 重复以上操作4次,制得a、b分别为使用和未使用 造孔剂的催化剂,进行活性评价。
催化剂的活性评价
采用固定床(Φ=22mm)反应器系统进行活性 评价。以NO气作为反应气,N2为载气。以10%的 尿素溶液经蠕动泵喷入汽化室分解而成的NH3作 为还原剂,用连续流动法测定NO的选择性催化还 原活性,催化剂床层温度和汽化室温度由人工智能 温控仪进行控制,反应前后的NO含量由汽车排气 分析仪进行测定。
2 结果与讨论
各因素对载体比表面积的影响
根据L9(34)正交实验表安排实验,实验结果见表2。
由表2可知,优水平为A2B3C2D2。采用多重比 较的T法对4因素进行显著性检验(见表3)。已知