先進(jìn)三元催化劑對車輛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，其中直徑為納米級的金屬銠顆粒被吸附在具有緩慢吸氧率的儲氧材料燒綠石中。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，并對其性能進(jìn)行試驗(yàn)、評價。試驗(yàn)時，先將金屬銠溶解在特定溶液中，利用動態(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。對先進(jìn)催化劑性能的評價使用一個固定床催化反應(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。對該催化劑進(jìn)行發(fā)動機(jī)臺架試驗(yàn)，其性能試驗(yàn)使用一臺直列4缸2.4L發(fā)動機(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，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V型8缸4.6L發(fā)動機(jī)，其溫度維持在1000℃，測試時間為50h，試驗(yàn)時記錄下每次循環(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)對排氣系統(tǒng)中尾氣的波動，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