第2期（总第229期） 2017年4月
车用发动机 VEHICLE ENGINE
No 2(Serial No 229)
Apr2017
溶液燃烧法制备TiVo.Mno.Ero01Ox催化剂
催化还原NOx的性能研究
王哲，管斌，林赫
（上海交通大学动力机械及工程教育部重点实验室，上海200240）
摘要：为了拓宽选择性催化还原NO：钒基催化剂的活性温度窗口，采用溶液燃烧合成法制备了TiVo1O，催化剂，依次加入Mn元素与Er元素形成新的催化剂，分别对它们进行了SCR活性及选择性测试，发现负载Mn元素可以提高钒基催化剂的低温活性，同时也会降低钒基催化剂的高温活性，负载适量的Er元素可以提高钒基催化剂的高温活性和N2选择性。利用N2吸附脱附法进行BET比表面积和孔容孔径分析，发现负载Er元素增大了比表面积，进而提升了催化剂活性。利用X射线衍射(XRD)图谱进行晶体结构分析，所有催化剂样品均没有发现 V0*，Mn0或Er0的衍射峰，说明溶液燃烧法制备的催化剂活性组分在Ti02题粒上呈无定型态分布，分散度高。最终优选出最佳Mn和Er比例的TiVo1MnoaEri0催化剂，在160～470℃之间保持80%以上的NO去除率。
关键词：氮氧化物；选择性催化还原；溶液燃烧法；柴油机；催化剂 DOI: 10 3969 /j issn 1001-2222 2017 02 002
中图分类号：TQ42696
文献标志码：B
文章编号：1001-2222(2017)02-0007-05
氮氧化物（NO)是柴油机排放污染物之一，对生态环境和人体健康有着巨大的危害。氨气选择性催化还原（NH3-SCR技术是重要的氨氧化物排放控制技术。目前，应用最广泛的商业SCR催化剂是负载在TiO2上的VzOs-WO3或VzOs-MoO3.该催化剂在250450℃温度窗口获得80%以上的N0，转化效率-3。然而.随着我国排放法规的日益严格，需要进一步降低柴油机在怠速和冷起动工况下的NO，排放，这种情况下进入SCR系统的尾气温度在150～250℃之间，这对催化剂的低温性能提出了新的要求。此外，车用催化转化器非稳态温度场的试验研究表明，由于催化剂载体起燃和对流换热作用，通过催化剂载体的尾气温度并不均勾，载体的中后部会出现430～520℃的高温区域，相比进人载体的尾气温度高出了100℃C左右L4-5]。因此，对于传统SCR催化剂,其低温性能和高温性能都需要进一步提升。
以过渡金属Mn作为活性组分的催化剂具有较
高的SCR低温活性，这是由于它具有较多的化学价态，因而显示出极强的低温SCR氧化还原能力。但
收稿日期：2016-12-13；修回日期：2017-03-16 基金项目：国家自然科学基金（51176118）
Mn的氧化物比表面积较小，催化剂结构不稳定，在实际应用中不适宜单独使用。同时，Mn元素的加入被证明会降低高温活性(6-9]。研究表明Er元素可以阻止TiO：氧化物由锐钛矿向金红石转变，保证广金属氧化物催化剂的高温稳定性，有利于提升金属氧化物催化剂在高温段的活性10-14]。
因此，为了拓宽钒基催化剂的活性温度窗口，得到性能优异的柴油车SCR催化剂，本研究采用溶液燃烧合成法制备了一系列Ti-V-Mn-Er复合金属氧化物催化剂，考察了其SCR活性和选择性。溶液燃烧合成法因其制备流程简单、能耗低、转化率高，在复合材料、聚合物合成等领域得到广泛应用15-16 Roy等采用溶液燃烧合成法制备的催化剂具有优秀的纳米级结构和NO，催化性能，为SCR催化剂的制备提供了新的研究方向。管斌3采用溶液燃烧合成法制备的TiosCeosV。psO催化剂展现出了优异的低温性能，并详细研究了混合溶液的点燃温度对催化剂性能的影响。
本研究进一步对制备的催化剂样品进行了 BET比表面积分析、孔容孔径分析及XRD晶相结
作者简介：王哲（1992—），男，硕士，研究方向为车用柴油机排放控制；wangzh@outlookcom。