流化床與固定床中Ru基貴金屬催化氧化碳顆粒的研究.pdf

1、隨著能源短缺的加劇,節(jié)能要求的也越來越高,如何節(jié)約能源以及降低環(huán)境污染成為當前人們關注的重點。柴油機由于其高效性,經(jīng)濟性等優(yōu)點,得到迅速發(fā)展。柴油機排放大量的碳煙顆粒對環(huán)境造成的污染嚴重限制了其自身的發(fā)展,本文針對碳煙顆粒如何高效地氧化去除展開了研究。柴油機排放的碳煙顆粒隨煙氣排出,類似于流態(tài)化狀態(tài),而目前常用的研究和探討催化劑去除碳煙活性的反應體系則是連續(xù)流固定床體系,本文將流化床反應體系應用于研究碳煙顆粒的氧化去除。流化床體系廣泛的

2、應用于石油、化工等領域,在環(huán)境催化中也發(fā)揮著重要的作用。本文圍繞流化床反應體系,采用程序升溫氧化技術展開了一系列貴金屬催化劑、雙貴金屬催化劑以及復合載體負載貴金屬催化劑在碳顆粒氧化去除中的研究,考察了NO存在時該體系下碳煙顆粒的氧化情況,并與傳統(tǒng)的固定床體系進行了分析和比較。同時,本文結合一系列的表征手段,對催化劑的結構和穩(wěn)定性進行了考察。
　　首先,基于貴金屬催化劑具有的特點,研究了富氧條件下固定床與流化床體系內(nèi)貴金屬催化劑氧化

3、去除碳顆粒的活性,篩選出高效催化劑Ru/SiO2;固定床與流化床內(nèi)催化劑活性的分析和比較中,得出流化床體系內(nèi)碳煙顆?？稍谳^低的溫度下有效的氧化去除;H2程序升溫還原說明活性組分RuO2和部分還原的RuOx(x?2)高分散于催化劑表面,熱重表征說明了Ru/SiO2在該條件下的使用不存在高溫揮發(fā)性問題。
　　其次,基于單貴金屬 Ru催化活性具有的優(yōu)勢,研究了一系列含 Ru的雙貴金屬催化劑,并對摻雜比例以及雙貴金屬組合進行了考察,得出最

4、佳摻雜比例為1:1,Ru-Pd/SiO2具有較好的催化活性;與固定床相比,流化床體系內(nèi)雙貴金屬催化劑具有更好的催化活性。
　　再次,由于單貴金屬Ru催化活性具有的優(yōu)勢,研究了載體SiO2上負載普通金屬氧化物,形成復合載體,于該復合載體上負載 Ru,得到復合載體負載貴金屬的催化劑;復合載體催化活性與SiO2相近,但 Ru/MOx/SiO2(M=Al、Zr和Ti)具有較高的催化活性,其中以Ru/TiO2/SiO2催化活性尤為突出;與固

5、定床相比,流化床體系內(nèi)復合載體負載Ru的催化劑具有更好的催化活性;循環(huán)實驗證實了該催化劑的高安全性和穩(wěn)定性。
　　最后,結合實際情況,考察了貴金屬催化劑上NO的催化反應情況,并對固定床與流化床內(nèi)該條件下碳煙顆粒的氧化去除進行了研究,發(fā)現(xiàn)貴金屬,雙貴金屬以及復合載體負載Ru等催化劑依然具有較高的催化活性;流化床體系內(nèi)由于低溫活性位處反應的加強,并占有主導地位,使得催化活性遠高于固定床體系;機理分析表明流化床內(nèi)NO的氧化產(chǎn)物NO2更利