新型汽車尾氣凈化催化劑的研制.pdf

1、汽車排氣產(chǎn)生的污染問題在當(dāng)今社會受到了廣泛的重視,催化凈化是減少排氣污染的一種有效手段.國內(nèi)外汽車排氣凈化催化劑已逐步工業(yè)化生產(chǎn),目前比較有成效的催化劑是三效催化劑(Three Way Catalyst簡稱TWC),但由于其主要活性成分是Pt、Pd、Rh等貴金屬,故價(jià)格昂貴.該論文采用Ni作為活性組分來降低成本,并以γ-Al<,2>O<,3>為載體.但γ-Al<,2>O<,3>在高溫下易發(fā)生相變,所以使載體保持穩(wěn)定的組織結(jié)構(gòu)十分關(guān)鍵.該

2、實(shí)驗(yàn)采用CeO<,2>作為穩(wěn)定劑和助劑.但CeO<,2>的主要缺點(diǎn)是熱穩(wěn)定性不高和低溫下不易被還原.因此,該實(shí)驗(yàn)通過往CeO<,2>中摻雜ZrO<,2>并形成固溶體來提高Al<,2>O<,3>和CeO<,2>的熱穩(wěn)定性.由于納米材料具有優(yōu)良的表面效應(yīng),可制得高比表面積、高效、高選擇性、高化學(xué)活性的納米催化劑.該實(shí)驗(yàn)采用機(jī)械合金化(Mechanical Alloying,MA)的方法制備Al<,2>O<,3>-CeO<,2>-ZrO<,2

3、>-Ni納米復(fù)合催化劑,采用金相顯微鏡、X-Ray衍射、掃描電鏡(Scanning Electron Microscopy,SEM)等表征手段來鑒定催化劑各組分的微觀組織結(jié)構(gòu).具體研究了Al<,2>O<,3>-CeO<,2>-ZrO<,2>-Ni復(fù)合粉末在高能球磨過程中的相結(jié)構(gòu)和晶粒尺寸的變化規(guī)律,以及顆粒的微觀分布特征等.該研究還將高能球磨法制備的復(fù)合催化材料進(jìn)行焙燒試驗(yàn),以模擬測試尾氣催化劑在工作環(huán)境下的組織結(jié)構(gòu)變化情況.該論文還研

4、究了原材料的成分和含量對球磨產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)及其熱穩(wěn)定性的影響.最后,對制備Al<,2>O<,3>-CeO<,2>-ZrO<,2>-Ni復(fù)合粉末的整個(gè)球磨工藝路線進(jìn)行了有效的優(yōu)化.研究結(jié)果表明,機(jī)械合金化技術(shù)能夠方便有效地制備Al<,2>O<,3>-CeO<,2>-ZrO<,2>-Ni納米復(fù)合催化材料.Al<,2>O<,3>、CeO<,2>和ZrO<,2>的晶粒尺寸都隨著球磨時(shí)間的延長而不斷地減小.當(dāng)球磨時(shí)間達(dá)到30h的時(shí)候,CeO<,2>的

5、平均晶粒尺寸約20nm左右,顆粒約50nm.球磨粉末中添加適量的CeO<,2>、ZrO<,2>能夠獲得細(xì)小均勻的顆粒,并彌散分布于Al<,2>O<,3>基體的顆粒表面或微孔內(nèi),從而有效地穩(wěn)定了Al<,2>O<,3>的晶型.工藝路線改善之后,Ni的顆粒很細(xì)小并均勻分散,同時(shí)由于高能球磨過程中CeO<,2>和ZrO<,2>形成了固溶體而更有效地提高了CeO<,2>、Al<,2>O<,3>的熱穩(wěn)定性和組織穩(wěn)定性.該體系的催化劑具有良好的耐熱性