汽車尾氣氮氧化物還原的機(jī)理研究.pdf

1、機(jī)動(dòng)車給人們?nèi)粘Ｉ顜肀憷耐瑫r(shí)，其尾氣排放對(duì)自然環(huán)境和人類健康造成了惡劣的影響。為滿足日益嚴(yán)格的排放法規(guī)，采用后處理技術(shù)勢(shì)在必行。工作在富氧工況下的柴油機(jī)，其NOx排放控制是重點(diǎn)，也是難點(diǎn)。NOx存儲(chǔ)還原技術(shù)(NSR)耦合選擇性催化還原(SCR)具有結(jié)構(gòu)簡單、不需額外存儲(chǔ)設(shè)備、貴金屬使用量低、寬闊的有效溫度窗口和高效的NOx去除效率等優(yōu)點(diǎn)，該技術(shù)引起了研究者們的關(guān)注。本文關(guān)注NSR-SCR系統(tǒng)中反應(yīng)副產(chǎn)物NH3和N2O，對(duì)NOx催化

2、還原反應(yīng)進(jìn)行了研究。
　　建立以貴金屬鉑(Pt)為催化劑的NO/H2詳細(xì)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理，該機(jī)理包含6種氣相組分、10種表面組分，總計(jì)28個(gè)反應(yīng)步。該機(jī)理模型定量地重現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，由此驗(yàn)證了模型的合理性。利用建立的模型預(yù)測(cè)了不同ψNo/ψH2情況下含氮組分隨溫度的變化情況，結(jié)果表明入口H2摩爾分?jǐn)?shù)對(duì)副產(chǎn)物NH3生成選擇性影響較顯著。對(duì)NH3生成的動(dòng)力學(xué)研究結(jié)果顯示，第一步加H反應(yīng)(N(s)+H(s)→NH(s))對(duì)NH3生成影響較小，

3、第二步加H反應(yīng)(NH(s)+H(s)→NH2(s))在低溫條件下影響最大。由覆蓋度分析和敏感性分析可知，NH(s)是活性表面的主要組分，N原子第二步加H反應(yīng)為NH3生成決速步。
　　在NO/H2反應(yīng)體系的基礎(chǔ)上，建立了Pt表面NO/CO詳細(xì)反應(yīng)機(jī)理，機(jī)理包括5種氣相組分、5種表面組分，共計(jì)11個(gè)反應(yīng)步，該機(jī)理中的NOx相關(guān)反應(yīng)與NO/H2反應(yīng)機(jī)理中的一致。該模型能夠較好地預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)值的變化規(guī)律，其合理性得到了驗(yàn)證。副產(chǎn)物N2O在低溫

4、、低NO轉(zhuǎn)化率時(shí)有大量生成，溫度升高N2O逐漸分解，N2成為主要產(chǎn)物。對(duì)主要產(chǎn)物N2和副產(chǎn)物N2O的反應(yīng)路徑分析結(jié)果表明，N2生成的兩種反應(yīng)路徑中，N-N結(jié)合路徑(N(s)+N(s)→N2）在低溫、低N2生成量時(shí)反應(yīng)速率高于N2O分解反應(yīng)步(N2O(s)→N2+O(s))，當(dāng)N2生成量較高時(shí)，N2O分解反應(yīng)成為N2生成的主要路徑。另外，該模型還準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)了NO/CO反應(yīng)體系中的CO自抑制效應(yīng)，即入口CO摩爾分?jǐn)?shù)升高會(huì)導(dǎo)致NO轉(zhuǎn)化率降低，