柴油車尾氣凈化nox催化劑的研究進(jìn)展

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1、煉油與化工4REFININGANDCHEMICALINDUSTRY第25卷柴油車尾氣凈化NOx催化劑的研究進(jìn)展吳建波，王樹植(大慶石化公司培訓(xùn)中心，黑龍江大慶163711)摘要：汽車尾氣的排放破壞了大氣的臭氧層，造成了環(huán)境污染，對(duì)汽車尾氣的凈化處理勢(shì)在必行。開發(fā)新型、高效、穩(wěn)定且環(huán)境友好的催化劑成為尾氣凈化領(lǐng)或的研究熱點(diǎn)，文中綜述了同內(nèi)外柴油車尾氣處理氮氧化物催化劑的：[藝技術(shù)，展望了其發(fā)展方向。關(guān)鍵詞：柴油車尾氣；催化劑；NO；研究進(jìn)展中圖分類號(hào)：TE624．9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：1671—4962(2014)01—0004-02柴油車與汽油車相比，HC、CO、CO排放量低，2．1．2金

2、屬氧化物催化劑廣泛應(yīng)用于固定源燃是一種經(jīng)濟(jì)、節(jié)能、高效率的動(dòng)力系統(tǒng)。以其良好煤煙氣脫硝的WO，或者M(jìn)oO，摻雜的V：O／TiO催化的燃油經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性、耐久性等優(yōu)點(diǎn)，在大功率劑，被引入柴油車尾氣的NO控制領(lǐng)域。雖然該催車輛如大型客車、大型貨車上得到廣泛應(yīng)用。柴化劑可在300～400范圍內(nèi)脫硝效率超過90％且油機(jī)是環(huán)境友好型發(fā)動(dòng)機(jī)，并能夠作為生物柴油具有較強(qiáng)抗硫能力，但應(yīng)用于柴油車為其脫硝存和陽光燃料等可再生燃料的最佳平臺(tái)，具有良好在諸多問題。例如，該催化劑中含有有毒物質(zhì)的應(yīng)用前景，柴油車的生產(chǎn)量呈逐年上升的態(tài)勢(shì)。V：O，若使用過程中發(fā)生VO脫落，進(jìn)入到環(huán)境中1柴油車的尾氣具有生物毒性；該催化劑

3、體系還具有操作范圍較雖然柴油車的HC、CO、cO排放量較低，但與窄、高溫時(shí)生成大量溫室氣體NO、高溫?zé)岱€(wěn)定性裝配了三效催化劑的汽油車相比，NO(氮氧化物)差等缺點(diǎn)。和PM(顆粒物)帶來的環(huán)境污染，成為制約柴油車2．1．3分子篩催化劑分子篩催化劑是用于柴油推廣應(yīng)用的重要因素。尤其是NO一形成光化學(xué)炯車尾氣NO催化去除的另一類NH，一SCR催化劑。霧的前驅(qū)物，其排放會(huì)引起一系列的環(huán)境污染問目前研究較多的是過渡金屬交換或負(fù)載的分子篩題。隨著柴油車的廣泛應(yīng)用和排放法規(guī)的Et益嚴(yán)催化劑。作為SCR催化劑載體的分子篩主要包括格，控制柴油機(jī)對(duì)環(huán)境污染的首要任務(wù)是降低MFI(ZSM一5)、FAU、BEA、US

4、Y、MOR和CHANO。如何在保持良好的燃油經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)，降低(SAPO一34、SSZ一13)等，活性組分主要是Fe、Cu、NO排放量是近十幾年來研究的熱點(diǎn)之一。Mn、Ce等。但這些催化劑分別存在著低溫活性較2No的控制技術(shù)差，N生成選擇性較差，水熱穩(wěn)定性不好以及抗2．1NH3一SCRH：O／SO中毒性能較差等問題，不適合在柴油車上吸附態(tài)在催化劑的作用下，NH，可選擇性地將應(yīng)用?。富氧氣氛中的NO還原，將其轉(zhuǎn)化為無毒無害的N在NH一SCR反應(yīng)中有相當(dāng)出色的表現(xiàn)的分子和H：O。在柴油車尾氣凈化領(lǐng)域，NH一SCR(選擇篩催化劑是以CHA(CHA又稱菱沸石，屬于菱方性催化還原)技術(shù)被認(rèn)為是未來中、重

5、型柴油發(fā)動(dòng)晶系，具有維八元環(huán)孔道體系，該結(jié)構(gòu)中含有六機(jī)符合排放法規(guī)的主要技術(shù)路線。元環(huán)和CHA籠交替組成的籠柱，其八元環(huán)孔口直SCR催化劑體系是SCR技術(shù)的核心。主要有徑為0．38nmX0．38nm，屬于小孑L分子篩。)為載體4種催化劑材料：貴金屬催化劑、金屬氧化物催化的SAPO一34和SSZ一13所擔(dān)載的活性組分主要是劑、分子篩催化劑及其他催化材料。Cu。該2種催化劑都表現(xiàn)出良好的催化活性。2．1．1貴金屬催化劑貴金屬催化劑其低溫段SCRCu—SAPO一34催化劑，在SCR反應(yīng)中具備較好的水活性較高，但是N選擇性差，且操作溫度范圍窄，熱穩(wěn)定性和抗SO：中毒能力。有望繼續(xù)優(yōu)化后在抗SO：中毒能

6、力差，價(jià)格昂貴，逐漸被氧化物所替柴油車尾氣NO凈化過程中得到實(shí)際應(yīng)用。Cu—代。SSZ—l3不僅具有最好的催化活性，而且NO：和N。O2014年第l期吳建波，等．柴油車尾氣凈化NOx催化劑的研究進(jìn)展5副產(chǎn)物產(chǎn)生量也最少，具有非常好的N生成選擇窗口內(nèi)實(shí)現(xiàn)100％的NO轉(zhuǎn)化率和N生成選擇性，性。但如何在保持其良好催化活性和選擇性的同同時(shí)具有優(yōu)異的耐高空速性能、高溫?zé)岱€(wěn)定性和時(shí)降低其催化劑合成成本還是有待進(jìn)一步研究?？怪卸灸芰?，有望應(yīng)用于柴油車尾氣的NO催化凈鐵鈦復(fù)合氧化物NH一SCR催化劑主要包括Fe¨交化過程。換的分子篩催化劑，如Fe／ZSM5、Fe＼HBEA、Fe”一2．2HC—SCR催化劑T

7、iO柱撐粘土等；以及Fe：O負(fù)載型催化劑，如應(yīng)用碳?xì)浠衔镞x擇還原NO，主要是針對(duì)壓FeO，／WO／ZrO、FeO／TiO等。在后續(xù)研究中有必縮天然氣車和液化石油氣車的NO催化脫除。要繼續(xù)對(duì)FeTiO催化劑的低溫抗SO中毒性能進(jìn)HC—SCR催化劑主要分為3大類：負(fù)載型貴金屬催行改進(jìn)。例如通過有機(jī)物接枝的方法增加FeTiO化劑、金屬氧化物催化劑以及分子篩催化劑。催化劑表面的疏水I生能，以及通過調(diào)變F