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Fe掺杂V2O5/TiO2车用SCR催化剂的制备与性能研究
| 论文题名： | Fe掺杂V2O5/TiO2车用SCR催化剂的制备与性能研究 |
| 关键词： | 车用柴油机;SCR催化剂;Fe元素;掺杂改性;催化活性 |
| 摘要： | 随着世界范围内汽车产业的大力发展，其保有量逐年上升，而车用发动机特别是柴油机的NOX排放使氮氧化物的污染问题日益严重。为了有效控制严峻的环境问题，我国对柴油机尾气排放标准的制定也变得更加严格，综合考虑我国国情，选择性催化还原技术（SCR）被证明是最合适的柴油车NOX排放的后处理技术。基于目前SCR催化剂的现状，以期获得性能更佳的催化剂，提升SCR系统NOX转化效率。本文在V2O5/TiO2催化剂基础上，利用Fe元素进行掺杂改性载体的研究。 采用溶胶-凝胶法与浸渍法相结合的方式成功制备出Fe掺杂的V2O5/TiO2催化剂。再利用催化剂活性测试装置考察Fe掺杂量和载体煅烧温度对催化剂NOX转化效率的影响，从而得到最佳的催化剂制备条件。试验结果表明在反应气体组成为500ppmNO，500ppm NH3，5％O2、平衡气体为N2，气体总流速为100 mL/min，反应空速(GHSV)为23885 h-1的条件下，以Fe掺杂量质量比为0.05%，载体煅烧温度为500℃制备出的VTiFe(0.05%)催化剂活性最佳，其NOX转化效率在240℃就能达到90%以上，并在330℃达到最佳活性(99.5%)，明显高于未掺杂的催化剂。 分别考察了空速、O2含量、NO进口浓度、氨氮比等工艺条件对Fe掺杂V2O5/TiO2催化剂NOX转化效率的影响。另外，还对催化剂进行了抗毒性能测试，分别测试了500ppm SO2氛围下、10%H2O氛围下以及二者共同存在氛围下的NOX转化效率变化过程，结果显示，VTiFe(0.05%)催化剂分别下降了33.2%、12.8%和51.2%，均低于不含Fe的VTiFe(0)催化剂。 为了探讨Fe元素掺杂改性手段对催化剂性能的促进作用，分别采用X射线衍射（ XRD）、比表面积测试（ BET）、透射电子显微镜（ TEM）、X射线光电子能谱（ XPS）、H2-程序升温还原（H2-TPR）、程序升温脱附（NH3-TPD、NO-TPD、O2-TPD）等多种表征手段对催化剂进行了测试。结果表明，Fe在催化剂中主要是以Fe3+和Fe2+的价态共存，掺杂Fe可以通过抑制载体TiO2由锐钛矿相的TiO2向金红石相的转变，提升催化剂的比表面积，增加催化剂的表面酸性位的方式提升催化剂SCR催化活性。 利用负载涂覆和添加粘接剂的方法制备了整体式Fe掺杂V2O5/TiO2催化剂，其涂覆量可达到15.19%，在催化剂活性测试中NOX转化效率最高能达到97.5%，要高于某商用SCR催化剂。 |
| 作者： | 吴里程 |
| 专业： | 动力工程 |
| 导师： | 王谦 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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