先進(jìn)三元催化劑對(duì)車輛NOx轉(zhuǎn)化率的影響

先進(jìn)三元催化劑對(duì)車輛NOx轉(zhuǎn)化率的影響

給出了一種先進(jìn)催化劑，該催化劑由金屬銠顆粒與燒綠石復(fù)合氧化材料混合而成，其中直徑為納米級(jí)的金屬銠顆粒被吸附在具有緩慢吸氧率的儲(chǔ)氧材料燒綠石中。介紹了該先進(jìn)催化劑的制備及其性能驗(yàn)證。

在實(shí)驗(yàn)室條件下制備該先進(jìn)催化劑，并對(duì)其性能進(jìn)行試驗(yàn)、評(píng)價(jià)。試驗(yàn)時(shí)，先將金屬銠溶解在特定溶液中，利用動(dòng)態(tài)光散射方法估算銠溶液中銠顆粒的尺寸大小，保證其體積不超過1×10-3mL。結(jié)合燒綠石煅燒析出銠顆粒，并利用透射電子顯微鏡驗(yàn)證依附在燒綠石上銠顆粒的尺寸。對(duì)先進(jìn)催化劑性能的評(píng)價(jià)使用一個(gè)固定床催化反應(yīng)器。利用測試氣體驗(yàn)證了該催化劑具有較好的NOx轉(zhuǎn)化特性。對(duì)該催化劑進(jìn)行了老化試驗(yàn)，老化試驗(yàn)使用相同的大小催化劑顆粒，在溫度1100℃的環(huán)境下利用測試氣體，模擬兩種空燃比條件下的NOx轉(zhuǎn)化試驗(yàn)，循環(huán)5h，記錄每次循環(huán)催化劑對(duì)NOx的轉(zhuǎn)化率，并使用共脈沖吸附法確定先進(jìn)催化劑中銠顆粒的分散情況。對(duì)該催化劑進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)，其性能試驗(yàn)使用一臺(tái)直列4缸2.4L發(fā)動(dòng)機(jī)，利用陶瓷載體作為催化劑的底物，分別測試了催化劑在冷態(tài)條件和預(yù)熱后的催化性能。其中，催化劑冷態(tài)下的性能試驗(yàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣旁路中進(jìn)行。催化劑預(yù)熱后的性能測試在熱交換器控制好溫度后的恒定工作條件下進(jìn)行。同時(shí)，改變空燃比，測量不同空燃比下的NOx轉(zhuǎn)化率。先進(jìn)催化劑的老化試驗(yàn)使用一個(gè)V型8缸4.6L發(fā)動(dòng)機(jī)，其溫度維持在1000℃，測試時(shí)間為50h，試驗(yàn)時(shí)記錄下每次循環(huán)過程中NOx轉(zhuǎn)化率。

試驗(yàn)結(jié)果表明，催化劑顆粒直徑尺寸的增加是其活性下降即老化的主要原因。將先進(jìn)催化劑中金屬銠顆粒的大小限制在2nm左右，可以使NOx的轉(zhuǎn)化率最高。與常規(guī)的鉑族催化劑相比，該催化劑具有較強(qiáng)的魯棒性，可應(yīng)對(duì)排氣系統(tǒng)中尾氣的波動(dòng)，且NOx具有較高的轉(zhuǎn)化效率。若在該催化劑的使用過程中使用增強(qiáng)區(qū)鍍膜技術(shù)，即為尾氣流動(dòng)方向提供最佳的反應(yīng)接觸條件，可以進(jìn)一步提高NOx的轉(zhuǎn)化效率，且利用新催化劑可以減少約50%的貴重金屬用量。

Masahide Miura et al.SAE 2015-01-1005.

編譯：王祥