-
14
- 上一篇：L-薄荷醇基-β-D-吡喃葡萄糖苷的合成及表征
- 下一篇：年产1万吨聚乙烯燃气管材件的车间工艺设计
3.1.2 不同焙烧温度下所制得催化剂的TPR分析 17
3.2 CO活性评价分析 21
3.2.1 不同制备方法下催化氧化CO活性分析 22
3.2.2 不同焙烧温度下催化氧化CO活性分析 26
4 小 结 31
致 谢 32
参考文献 33
1 前言
1.1 一氧化碳低温催化氧化研究背景
目前空气污染造成的酸雨、光化学烟雾以及有害气体对人体呼吸系统的严重刺激已经极大的损害了人们的健康和建筑物的寿命，空气污染是目前人类最为关注的一个问题[1]。造成空气污染的因素众多，其中工厂废气的排放、焚烧废物的烟气和汽车尾气是最为主要的原因。由于汽车保有量及需求量的不断增加，汽车尾气污染已然成为了大中城市大气的主要污染源。
截至2014年11月27日，我国机动车驾驶人数量突破3亿大关，其中汽车驾驶人2.44亿人。全国民用机动车保有量已达2.64亿辆，其中汽车1.54亿辆[2]。驾驶人数量位居世界第一，汽车数量仅次于美国居第二位。在推动经济与社会发展的同时，汽车工业的发展也引发了机动车辆的环境污染。目前，全球机动车中仅汽车每年就向大气中排放CO 20亿吨，HC 4亿吨，NOx 2亿吨。我国大城市大气污染中60%-70%[2] 来源于汽车尾气排放，对的城市环境带来了巨大影响，还可能引起大气复合污染的显著恶化造成大范围的灰霾天气以及光化学烟雾影响人们的出行和健康安全。伴随汽车保有量和需求量的日益扩大，越来越严格的控制排放措施在许多国家开始实施。因此汽车尾气的处理也日益成为重要的课题。
1.2 文献综述
汽车排放的尾气中的污染物主要由碳氧化物(CO和CO2)、氮氧化物(NOx)，其中大部分是NO、二氧化硫、碳氢化合物(HC)、碳烟和粉尘等[3]构成。而其中CO的处理方法是人们不断研究的方向。一氧化碳催化氧化反应常被运用于防毒面具中，此外，该反应在室内空气净化及汽车尾气处理等方面具有相当高的实用价值[4]。一般汽车启动时的催化剂温度与室温持平，因此如何在相对低温条件下有效消除一氧化碳成为普遍关注的问题，而提高催化剂的室温催化能力是一个很大的难题。
CO低温催化氧化催化剂的制备方法[5-6]主要有：传统的浸渍法、共沉淀法、溶胶-凝胶法、沉积-沉淀法、离子交换法、化学气相沉积法、溶剂化金属原子浸渍法等。当所制备的为CO氧化非贵金属催化剂时，普遍采用共沉淀法和浸渍法。采用浸渍法制备的第一步需要先测出载体的吸水率，再根据催化剂金属组分的负载量，从而配制金属盐溶液。在处理完催化剂载体后，浸渍金属盐溶液，放入烘箱内进行干燥，最后放入马弗炉焙烧将其活化。共沉淀法是将载体和活性组分的盐溶液（通常为硝酸盐溶液）按一定的浓度配置成溶液后，氢氧化钠、氨水、尿素、或碳酸钠等沉淀剂进行沉淀。再将沉淀物洗涤、干燥、焙烧使催化剂前驱体活化。不同的沉淀剂选择、不同的前躯体、活性组分以及不同的与载体的结合方式、沉淀方式等，甚至是制备过程中不同的pH条件等都会影响活性组分在载体表面的分散、活性组分和载体的作用程度的不同，从而改变催化剂的活性。
低温CO催化氧化的催化剂主要分为非贵金属催化剂和贵金属催化剂，后者的催化剂活性通常较高，且稳定性好，但贵金属价格较昂贵且易发生硫中毒等是这类催化剂的最大缺点，因此非贵金属CuO-CeO2催化剂受到国内外同行的广泛关注[7-12]。其主要催化原理在于CeO2具有优良的储氧能力，其本质是由于Ce离子具有可变价态，即Ce在还原的环境中可以发生反应从而转变为Ce3+, 而Ce3+又可以可逆地在氧化环境中恢复到其四价的状态，在汽车催化领域被称为第三代“三效催化剂” [13-14]的关键材料。例如蒋晓原[15]等用CO流动反应法，程序升温还原(TPR)，光电子能谱(XPS)和X射线衍射Rietveld分析等技术研究了CuO，CeO2及CuO/CeO2各组分催化剂。结果表明：单组分的CuO和CeO2对CO的氧化活性较低，但CuO与CeO2形成复合氧化物后，其CO氧化活性明显提高，这可能与铜物种在CeO2表面的价态(Cu2+和Cu+)，分散状态和还原性能有关。卢冠忠[16]等人对添加铈的氧化铜催化剂进行了比较系统的研究，证明铈可明显地提高催化剂的贮氧能力和还原态样品的再氧化速度，也有利于提高高价态元素在分散状态下的稳定性能，改善对CO的吸附性能，从而提高催化剂的活性。