郭世永[1]2000年在《改性碳纤维降低发动机NOX排放的机理及应用研究》文中进行了进一步梳理氮氧化物（主要是NO_x）是引起酸雨、光化学烟雾等破坏地球生态环境和损害人体健康的主要大气污染物。因此如何有效地消除NO_x已成为目前环境保护中一个非常令人关注的重要课题。汽车发动机尾气的后处理被认为是一种有效净化方式。但截止目前，人们还没有找到一种合适的催化剂能在稀燃条件下有效地降低NO_x。现有的研究表明，对NO具有较高活性的催化剂，如贵金属、金属氧化物，通常也显示出较强的氧亲和力。吸附在催化剂表面的氧物种占据了有利于NO吸附、解离的活性位，阻碍了NO的继续吸附和分解，从而导致催化剂失活。本文以催化改性碳纤维降低发动机NO_x排放的机理及应用为课题进行了研究，得到了一些新的、有实际意义的结果。主要研究工作内容如下：1．论述了NO_x排放控制技术研究的意义；系统地综述了汽油机、柴油机NO_x排放 控制技术的发展与现状。2．对不同的种类活性炭纤维，在微型反应器中于不同温度下进行脱除NO性能筛 选，并利用程序升温脱附（TPD）、热重（TG）、扫描电镜（SEM）等分析手段进 行评价，测定结果表明以聚丙烯腈基为原料的活性炭纤维脱除NO的性能最佳。3．在初步筛选的基础上选定两种聚丙烯腈基活性炭纤维毡（ACF）作为对象，研 究了其本体和经硝酸处理后脱除NO的性能，表明ACF经硝酸处理后脱除NO的 性能有所提高，且以2～4小时为较佳处理时间。为了解反应物和产物在ACF 上的吸附性能，在ACF上进行TPD试验表明，ACF经硝酸浸渍处理后对O_2、CO 和NO的吸附性能均强于未处理的ACF，唯有CO_2相反。在含微量氧的条件下， NO与ACF反应的初级产物为CO_2，据此按一级反应对实验数据作了动力学处理， 得到了NO与ACF反应的反应速率与温度的关联式。表明经硝酸浸渍处理后的 ACF脱除NO的性能恒优于未处理的。4．以聚丙烯腈基ACF为载体，铜基ACF采用等体积浸渍法制备。试验结果表明铜 基ACF对脱除NO具有非常高的活性，脱氮率不但高于硝酸浸渍处理后的ACF 和未改性的ACF， 而且高于载其它金属ACF及载复合金属离子ACF。5.利用程序升温还原装置（TPR）、程序升温脱附（TPD）、热重（TG）等试验方法， 证明了未改性、硝酸基、铜基的活性炭纤维（ACF）等均存在含氧基团。在微 型反应器中对这些ACF与NO的反应产物进行了定量测定。发现NO脱除与ACF 含氧量和表面合氧基团存在及分布有关。还考察了CO的存在对该反应的影响。6．车用催化转化器的结构、流动阻力等对催化转化器和发动机的性能有很大影 响。通过对催化转化器的各种形状结构因素对性能的影响的研究。在此基础上 提出了催化转化器的优化设计准则，设计了新的催化转化器。7．根据对不同活性炭纤维筛选的结果，在新设计催化转化器中，对载有未改性、 硝酸基和铜基活性炭纤维进行汽油机的台架试验。其中包括：不同活性炭纤维 的脱氮性能研究；对发动机油耗和背压的影响；后处理系统的可靠性和耐久性 的试验研究等。试验结果还表明，铜基活性炭纤维的脱氮率高于未改性和硝酸 大连理工大学博士学位论文 基活性炭纤维与化工试验室的结论一致。从试验中提出了不同活性炭纤维，在 一定的含氧量下，HC、CO转化率同时较高的情况下，N0x的转化率才能较高的 见解。
王群[2]2013年在《磷钨酸改性碳材料提高烟气氧化脱硝抗水性能研究》文中认为2013年1月份中国各地出现的严重雾霾天气引发人们对大气污染和PM2.5的再度关注。由于燃煤火电厂烟气排放的大量硫氧化物、氮氧化物和挥发性有机物（VOC）在空气中发生复杂的化学反应产生相对应的硫酸盐、硝酸盐、二次有机气溶胶等会造成PM2.5显著增加，如不经有效处理而直接排放到大气中就会成为PM2.5的源头。目前，烟气脱硫工艺已经较为成熟且实施多年效果显著，故研究设计出一套适合中国发展的经济、高效、绿色环保的脱硝工艺流程已经迫在眉睫。选择性催化氧化法（SCO）作为一种新兴的烟气脱硝工艺由于其过程能耗低、效率高引起广泛关注，且其与传统的SCR法主要区别是借助催化剂的作用和利用废气中的O_2把NO氧化为NO_2，后续可与电厂超洁净烟气养殖微藻固炭技术生产生物柴油结合为一体，使废气废热得到合理利用，最终产生有经济价值的硝铵化肥以及生物油品。本文针对此工艺中炭基脱硝催化剂中出现的抗水性能较差的问题做了一定的基础研究，具体研究工作如下：简单论述了电厂烟气氮氧化物的控制技术以及炭基脱硝催化剂面临的问题；系统论述了选择性催化氧化法脱硝的原理及用于烟气NO_x的吸附催化剂。将硝酸改性、碱改性以及高温热处理改性等活化改性方法用于改善活性炭的脱硝抗水性能。研究结果表明：原料活性炭在有无水汽条件下脱硝效率均较低，且水汽对其脱硝效率有负作用；硝酸活化后具有一定的抗水性能，但脱硝效率较低；碱活化改性后脱硝率要高于硝酸改性处理后的脱硝率，NaOH溶液与KOH溶液处理后样品催化活性受溶液浓度与煅烧温度影响恰好相反，前者低浓度低温脱硝活性高，后者高浓度高温脱硝活性高，相比KOH处理活性炭样品脱硝活性较高；高温热处理改性后脱硝抗水性能较差；两步组合处理均比单步处理脱硝抗水性能有所下降。之后对所有样品进行了表面酸碱滴定，研究结果表明：脱硝抗水性能与表面碱性官能团含量并不是简单的线性关系。通过在改性活性炭上负载不同含量的HPW考察催化剂在有水汽条件下的催化氧化脱硝活性，通过FT-IR及BET、SEM以及XRD等表征方法对催化剂进行了相应表征。研究结果表明：水汽存在条件下，HPW负载量为5%、8%、10%、12%时制备的催化剂均保持较好脱硝稳定性，其中负载量为10%时制备的催化剂脱硝活性最高，其NO脱除效率在40%左右；负载后的HPW以高度均匀的形态在活性炭载体表面上分布，并没有改变载体的结构，低负载量下HPW能够进入载体孔道内部，增加其固载强度，同时HPW形态在反应评价前后保持一致，未发生变化，且抑制了硝基与亚硝基的生成，提高了活性炭的脱硝抗水性能。选取10%HPW/C催化剂考察模拟烟气中反应温度、氧气含量、水蒸气含量以及空速等操作参数对其脱硝抗水性能的影响。研究结果表明：催化剂脱硝抗水性能随温度、水蒸气含量、空速的增大均为先上升后下降，随氧气含量增大为先上升后基本稳定。得出最佳的操作条件为：温度120℃，氧气含量8%，水蒸气含量6%，空速1000h~(-1)。考察溶脱时间、溶脱温度、负载量以及溶剂类型等因素对HPW/C催化剂固载强度的影响。研究结果表明：由气相反应导致HPW溶脱量不明显；在前1h溶脱时间内溶脱率迅速增加，之后溶脱率基本稳定在4.3%左右；随溶液温度的增加，HPW的溶脱率下降；低负载量基本不溶脱，较大负载量下溶脱稍显明显；硝酸浓度越高溶脱率越大，而氨水浓度越高溶脱率越低。最后，对活性半焦进行活化改性处理，结果表明：水蒸气对半焦脱硝活性的影响要大于对活性炭的影响；硝酸活化以及高温热处理活化均不能解决高脱硝率与高抗水性能难以同步的问题；当HPW负载量为10%时，脱硝率稳定在80%以上，同时保持较好的脱硝稳定性。
顾永万[3]2017年在《介孔铝基稀土复合物的制备及其构效关系研究》文中研究说明日益严格的机动车尾气排放法规要求机动车实现超低排放甚至零排放,而解决此问题的关键是机动车冷启动阶段的废气净化技术。含有特殊成分和特殊孔结构的催化新材料,通过担载贵金属可降低催化剂的起燃温度、改善催化剂的低温选择吸附性能和提高催化剂的水热稳定性。为了设计和开发类似的具有发达孔结构、良好水热稳定性和较大储氧容量的新材料,本论文研究了 Ce02与γ-Al203和La203与y-A1203的相互作用及构效关系,并以AlCeOx和AlLaOx成分为基合成了具有介孔结构的四元铝基稀土复合物Al203-Ce02-ZrO2-TiO2(AlCeZrTiOx)和 Al203-La203-ZrO2-TiO2(AlLaZrTiOx),最后通过小样评价、CNG(compressed natural gas)发动机台架测试和汽油车整车认证实验来开展介孔新材料的应用研究。论文的主要研究工作与结论如下:1、浸渍法制备CeO2/γ-Al203体系的构效关系研究。通过X-射线衍射(XRD)、高分辨投射电子显微镜(HR-TEM)、N2物理吸附、H2程序升温还原(H2-TPR)和热重分析技术(H2-TG)对CeO2/γ-Al2O3体系进行了系统的表征测试,估算了该体系在各分散温度下Ce02在γ-Al2O3表面的单层分散阈值,均约为2g·Ce02/100g·γ-Al203左右,且发现其单层分散阈值随分散温度的增加而缓慢减少,阈值前后其表面孔结构、氧化还原性能等均出现阈值效应。2、共沉淀法制备CeO2/γ-Al203体系的构效关系研究。通过XRD、HR-TEM、N2物理吸附、H2-TPR和H2-TG技术对共沉淀法制备的体系进行了系统的表征测试。初步估算各温度下 Ce02 在 CeO2/γ-Al203 体系中的体相分散阈值在 6g·Ce02/100g·γ-Al203～9g·CeO2/100g·γ-A1203之间,且发现其体相分散阈值也随焙烧温度的增加而减少,体相分散阈值前后其晶相结构和氧化还原性能等也出现阈值效应。3、La203/γ-Al203体系中La2O3与γ-Al2O3的构效关系研究。通过XRD、HR-TEM和N2物理吸附技术比较研究了机械混合法、浸渍法和共沉淀法制备的La2O3/Al2O3体系。发现共沉淀法得到的La203/γ-Al203体系分散性和热稳定性最好。由于体系中La2O3与γ-Al2O3在低于550℃时就发生反应得到LaA103产物,降低了Al2O3在体系中的含量。而体现体系的比表面积和孔结构特性的决定成分为γ-Al2O3,故La203/y-Al2O3体系中La的含量对体系的热稳定性有极大影响,高La含量的体系其比表面积和总孔容很差。实验结果也发现对于浸渍法制备的La2O3/γ-Al2O3体系,由于La2O3在γ-Al2O3上发生表面反应,故La含量要低于20g·La203/100g·γ-Al2O3时才有利于体系的分散性和热稳定性。对于共沉淀法制备的La203/γ-Al203体系,由于La203在体系中与γ-Al2O3发生了体相反应,其La含量要低于30g·La2O3/100g-·Al2O3时才有利体系中各成分的分散和稳定。4、采用溶胶-凝胶法合成了新型介孔AlLaZrTiOx复合物和介孔AlCeZrTiOx复合物,并用N2物理吸附、XRD、小角XRD、HR-TEM、H2-TPR和H2-TG技术对它们的表面与孔结构和氧化还原性能等进行了表征测试。结果表明:合成的AlLaZrTiOx复合物为介孔材料,孔的最可几分布在8～10nm,孔形为蠕虫状,焙烧处理温度为800℃时热稳定性好。合成的AlCeZrTiOx复合物仍为介孔材料,孔的最可几分布在8～10nm,孔形为蠕虫状,最佳处理温度也为800℃,热稳定性好,储氧能力高,即使在1000℃的高温处理后,其储氧容量仍为487umol/g。同时应用协同作用机理分析了介孔铝基稀土复合物的形成过程。5、将贵金属Pd-Rh担载于介孔AlLaZrTiOx复合物和介孔AlCeZrTiOx复合物上得到不同储氧能力的 Pd-Rh/AL(Pd/AlLaZrTiOx+Rh/AlLaZrTiOx)催化剂、Pd-Rh/AC(Pd/AlCeZrTiOx+Rh/AlCeZrTiOx)催化剂和 Pd-Rh/ALC(Pd/AlLaZrTiOx+Rh/AlCeZrTiOx)催化剂,并进行小样活性评价、CNG发动机台架测试和汽油车整车Ⅰ型实验,结果表明:在储氧能力较弱的Pd-Rh/AL催化剂上,贫氧条件有利于NOx的还原,理论空燃比附近C3H8和CH4的催化燃烧效果最好,而富氧条件有利于CO和C3H6的氧化;在储氧能力很好的Pd-Rh/AC催化剂上,贫氧到理论空燃比附近有利于NOx的还原,富氧时有利于C3H6的氧化,而对CO、C3H8和CH4的催化燃烧,只有在理论空燃比附近效果最好;在储氧能力适中的Pd-Rh/ALC催化剂上,贫氧到理论空燃比附近有利于NOx的还原,理论空燃比条件下C3H8和CH4的催化燃烧比较好,而CO和C3H6在富氧条件下很好。以介孔铝基稀土复合物制备的Pd-Rh/ALC催化剂能成功的应用于CNG车的尾气净化。Pd-Rh/ALC催化剂对主成分CH4的转化效率高达97.8%,老化后其转化效率也能达到94.7%,其次是对CO和NMHC(非甲烷类碳氢)的催化活性高,老化后其转化效率仍能达到80%左右。该催化剂尽管对NOx的处理效果不是很理想,但是最高转化效率也能达到75%左右。同样,Pd-Rh/ALC催化剂也适合汽油车尾气的净化,对CH4、NMHC、CO和NOx的催化反应性能较好,老化后的Pd-Rh/ALC催化剂对CO和CH4的催化燃烧性能影响较大,而对NMHC和NOx的催化反应性能影响较小。
秦长城[4]2007年在《汽车尾气氮氧化物排放控制的详细机理研究》文中研究表明随着汽车工业的高速发展，汽车尾气对大气造成的环境污染日趋严重，特别是氮氧化物对环境的污染已经引起了各国政府的高度重视。为了满足日益严格的排放法规要求，必须深入的研究柴油机尾气氮氧化物后处理系统。由于几乎所有的柴油机尾气氮氧化物后处理系统的核心都是催化转换器，所以很多研究人员对柴油机尾气氮氧化物催化转化器进行了大量的研究工作。这些工作涉及从改善催化器的微观结构的实验研究到催化器内部化学反应过程详细描述的理论研究，其中详细化学反应动力学数值模拟是优化催化转化器的一种有效方法，能够展现催化转化器内部详细化学反应过程，为提高催化转化器转化效率提供参考依据。本文介绍了柴油机尾气氮氧化物后处理控制技术，针对柴油机尾气氮氧化物后处理系统中氮氧化物催化还原详细反应过程进行研究。应用微观动力学方法，分别推导出贵金属铂和铑表面一氧化氮催化还原的详细反应机理。其中基元反应的指前因子是由过渡态理论中的量级估算法而得，基元反应活化能是利用单位键指标一二次指数势法中的半经验公式计算而得。与详细化学反应动力学数值模拟软件CHEMKIN耦合进行数值模拟，与实验数据进行验证，结果显示模拟曲线能够很好的预测反应器出口各物种的浓度特征。然后用表面覆盖度来分析氮氧化物还原效率随温度变化的内在原因。最后用标准化敏感系数分析研究各基元反应步骤对一氧化氮还原效率的影响程度。同时应用微观动力学方法，建立贵金属铂表面一氧化氮氧化的详细表面反应机理，并与DETCHEM软件中的CHANNEL模块相耦合。针对贵金属铂表面一氧化氮氧化的详细反应过程进行了数值模拟，得到不同金属分散度条件下催化器中一氧化氮转化率随反应器温度变化的模拟曲线，与实验数据进行验证，结果显示模拟曲线与实验数据基本吻合。
冯柄楠[5]2010年在《K对活性炭还原NO用CuO催化剂的助催化作用研究》文中研究表明氮氧化物(NOx)作为大气污染的主要污染物之一,它的排放给自然环境和人类的健康带来了严重的危害。目前,使用最广泛的NOx脱出方法是选择性催化还原(SCR)技术,但该技术所使用还原剂NH3存在存储、运输困难,易造成二次污染等问题。本文采用活性炭代替氨作为还原剂,同时作为催化剂的载体,研究活性炭负载金属氧化物催化剂中助催化剂K对催化性能和稳定性的影响,以期制备一种对活性炭还原NO具有较高活性和稳定性的活性炭负载金属氧化物催化剂。本文研究了活性炭的种类、制备条件和K的含量对Cu-K-O/AC催化活性炭还原NO反应活性的影响,运用XRD、XPS、低温N2吸附、TPD等技术对催化剂的物化性能进行了表征。结果表明,Cu/K的质量比为2/1时催化剂具有最佳的催化活性和稳定性,2Cu-K-O/AC催化剂在390℃即可将NO完全转化成N2；Cu与K通过协同效应可增强催化剂对NO的吸附,促进碳表面活性位的形成,从而促进活性的提高；K的存在能使催化剂中CuO和低价Cu的浓度维持相对的稳定,从而提高催化剂的稳定性；在400℃,2Cu-K-O/AC催化剂反应5h后NO转化率仍能保持95%以上。使用HN03、H202、H2SO4和HC1的水溶液和空气作为氧化介质对活性炭进行氧化处理,发现改性活性炭表面的物理化学性质会发生很大的变化,其中HN03处理活性炭后,表面的含氧官能团数量有了明显的提高,有利于反应中氧的传递和释放以及Cu物种在活性炭表面的分散。使用2Cu-K-O/AC-N催化剂在310℃即可将NO完全转化成N2,经320℃反应5h后仍表现出较好的催化反应活性。用H202水溶液处理活性炭后制备的2Cu-K-O/AC-H催化剂,K的存在也能明显提高催化剂的操作稳定性。
苏庆运, 朱国朝, 刘卫国, 陈家骅, 初天雷[6]2001年在《柴油机排放后处理技术的进展及发展趋势》文中提出本文综述了,柴油机排放主要是氮氧化物和微粒排放的后处理技术的新进展,并介绍了其发展趋势。指出机外净化将在满足未来排放法规过程中发挥越来越重要的作用,DeNOx-DPF组合形式的反应器系统将来可能会是一个较为理想的选择。
陈家浩[7]2013年在《镧基钙钛矿型催化剂的NO氧化催化性能研究》文中研究指明稀燃技术凭借其良好的高效节能性，赢得了人们的青睐，同时使得稀燃发动机技术得到了快速发展。应用于稀燃发动机尾气控制的技术便应运而生，其中主要包括NSR、SCR、DOC以及DPF等技术，而NO氧化步骤又是上述诸多控制技术中的关键环节，而钙钛矿型氧化物催化剂材料以其优异的催化性能、稳定的晶体结构以及低廉的价格，被认为是潜在的最具应用于机动车尾气净化处理技术前景的新型催化剂。本论文采用溶胶凝胶法，制备了镧基钙钛矿型氧化物LaMeO3（Me=Mn, Fe,Co）催化剂，用于NO氧化反应的研究，发现制备的样品均得到了单一晶相的钙钛矿结构。实验结果表明，LaCoO3的NO氧化性能最高，而LaFeO3的活性最差，LaMnO3的催化活性和结构稳定性均居中。钙钛矿表面吸附NO的能力以及催化剂自身的的氧化还原性能是控制NO氧化反应的关键因素。高温水热老化后，催化剂颗粒聚集长大，烧结现象明显，比表面积下降，催化活性也随之明显下降。考察了Co的掺杂改性对LaFeO3钙钛矿催化剂的NO氧化催化活性以及结构稳定性的影响。结果表明，Co的掺杂并未改变LaFeO3钙钛矿的晶体结构，同时提高了催化剂的NO氧化催化活性，且随着Co掺杂量的提高，催化剂的NO氧化活性逐渐增大。研究了非化学计量比La0.95Fe1-yCoyO3（y=0.1,0.2,0.3）钙钛矿的NO氧化催化性能，随着Co掺杂量的增大，催化剂的活性先增大后减小，La0.95Fe0.8Co0.2O3催化剂的NO氧化活性最高，非化学计量比使得低Co掺杂量的LaFeCoO3钙钛矿的表面出现Co离子富集现象，催化剂自身的氧化还原能力增强。水热老化后催化剂的颗粒聚集长大，烧结现象明显，比表面积下降。考察了非化学计量比对LaMnO3钙钛矿的NO氧化催化性能的影响，实验结果表明，非化学计量比明显提高了LaMnO3钙钛矿的催化活性，且随着La/Mn比例的增大，催化剂活性逐渐减小，B位产生更多的Mn4+离子，LaMnO3钙钛矿的催化活性与Mn4+及其与之配位的氧含量呈正相关性。由动力学实验测得LaxMnO3（x=0.9,0.95,1,1.05,1.11）系列钙钛矿的NO氧化反应活化能为44.8±2.7kJ/mol。水热老化后，催化剂出现烧结、颗粒长大现象，比表面积下降，催化活性降低。
李水静[8]2017年在《柴油机尾气中氮氧化物吸附剂的研究》文中指出柴油发动机尾气造成的氮氧化物排放是我国大气污染源之一,不仅会造成臭氧层破坏,光化学烟雾和酸雨,而且对人类健康产生严重的危害。本实验针对柴油机尾气产生的NO_x进行研究,制备高性能吸附剂。首先,对10~16目椰壳炭、16~20目椰壳炭、PK1560煤质炭和PK3060煤质炭四种活性炭进行性能测试和等温吸附曲线的测试,基于吸附量筛选出16~20目椰壳炭作为最佳改性材料。然后,本实验通过不同浓度的碳酸钠溶液、碳酸钾溶液、氢氧化钾溶液和硝酸钾溶液对16~20目椰壳炭进行改性。经过KOH预处理,然后用Na_2CO_3等体积浸渍的活性炭与直接用Na_2CO_3等体积浸渍的活性炭相比,不同浓度浸渍活性炭的吸附量都明显增加。KNO_3改性活性炭与KOH和K_2CO_3改性活性炭性比,孔隙和比表面积变化不是很大,是由于KNO_3并不能起到活化作用。但是KNO_3改性后的活性炭吸附量与KOH和K_2CO_3改性活性炭性的吸附量都明显增加,是因为浸渍高温焙烧后的活性炭表面出现钾基团可以对NO产生吸附作用。其次,本实验用硝酸钴对活性炭进行改性,当浸渍溶液浓度为0.3 mol/L时,吸附效果达到最佳,在80min后吸附效率仍保持在90%以上。活性炭的吸附效率随着温度升高而降低,用0.3 mol/L Co(NO_3)_2改性的活性炭在200℃时的吸附效率也很高,效率保持在90%以上可以持续50min。通过SEM、FTIR的分析结果可知,在Co(NO_3)_2改性的活性炭表面和孔隙生成了四氧化三钴,促进NO催化氧化为NO_2并进行吸附。最后,对已吸附NO的改性活性炭进行再生。加热再生后的0.3 mol/L Co(NO_3)_2改性活性炭对NO的吸附效率在60 min内仍为90%以上,再生效果较好,可以进行持续再生利用。
鲍英[9]2012年在《中间相沥青基泡沫炭的可控制备及若干应用探索》文中研究指明泡沫炭具有独特的三维网状内部结构,呈现出密度小、孔隙率高、耐高温、耐腐蚀、易加工等突出性能,是近年来隔热、导热、吸波、导电、传质材料等领域的研究热点。本论文针对泡沫炭的结构控制、复合增强以及应用方面存在的共性科学难题或研究空白点,以中间相沥青为原料,采用自发泡法和超临界发泡法制得不同孔结构的泡沫炭,系统归纳了中间相沥青的物化性质、自发泡条件、超临界发泡条件与孔结构(孔形、孔径、韧带结构、开/闭孔)及材料力学性能之间的内在关系,分别阐明了自发泡机理和超临界发泡机理,揭示了石墨化泡沫炭微裂纹的产生共性机制,并探讨了泡沫炭在气-固催化反应以及生物污水处理中等新型领域的应用可能。本论文针对泡沫炭的孔结构控制和自发泡、超临界发泡机理以及石墨化泡沫炭微裂纹的产生机制,形成了较具特色的研究,并得出如下主要结论：1)以中间相沥青为原料,采用自发泡技术,制得结构可控的中大孔泡沫炭,系统考察了中间相沥青的性质、自发泡条件、炭化、石墨化工艺对泡沫炭孔结构的影响。通过对中间相沥青进行预氧化,结合沥青的簇组成及其粘-温特性,推断自发泡机理如下：在发泡温度下,中间相沥青中的轻组分或裂解气将优先在喹啉不溶物(QI组分)处成核、聚集和膨胀,然后形成泡孔；在升温至发泡温度的过程中,当沥青内部由裂解产生气体的压力高于外界压力时,部分气体在内外压差的作用下从沥青内部逸出,导致泡沫炭的开孔率较高。2)以甲苯为发泡剂,采用超临界发泡制得孔径为100-200μm的泡沫炭,并结合不同工艺条件对泡沫炭的结构进行了有效调控,推断发泡机理如下：在超临界条件下,当甲苯和中间相沥青形成均相体系后,在快速卸压过程中,溶解在中间相沥青中的甲苯处于过饱和状态,进而与熔融沥青分相：由于轻组分/QI界面处的Gibbs自由能比沥青主体相要低,于是甲苯则优先在轻组分/QI界面处成核,并逐渐扩散、聚集和膨胀,最终形成泡孔。3)通过调控不同程度萃取的中间相沥青的簇组成,考察不同石墨化泡沫炭微裂纹结构,推断其产生机制如下：泡沫炭在石墨化过程中,由于孔壁及韧带处存在热应力梯度分布,导致热应力的释放速度不同,进而产生微裂纹。其中,微裂纹的产生及其形状与石墨化过程中产生的热应力、热应力的释放速度和碳基体的物理性质有关。通过调节中间相沥青的族组成可以有效控制石墨化泡沫炭微裂纹的产生。4)协同超声和磁力搅拌分散功效,实现了CNTs在中间相沥青中的均匀分散,并成功自发泡制备出CNT增强的泡沫炭。当CNTs分散量为3.5wt.%时,所制泡沫炭孔结构的均一性最好,压缩强度达4.7MPa。5)泡沫炭经HNO3适当氧化后,孔壁表面形成新的中孔、大孔,并有效的改进了其界面的亲水性,从而有利于金属催化剂的均匀分散；通过化学气相沉积法,可以在改性泡沫炭表面均匀生长一层致密的纳米碳纤维,在不影响泡沫炭的孔结构和强度的同时,大大增强了材料的有效界面,从而有利于MnOx-CeO2纳米催化剂在泡沫炭界面的高度分散。MnOx-CeO2/CNFs-泡沫炭催化剂具有极高的NO的催化脱除能力,在180-220℃范围内,对NO的脱硝效率可以达到90%以上。6)泡沫炭经过HNO3氧化、水洗、生物接种、生物驯化之后,成功的在其表面生长出致密的高活性生物膜。生物菌种类和数量较多,对多种污水成分具有一定的普适性降解效果。其中,生物泡沫炭对COD、BOD和NH3-N等典型污染物降解率分别高达81%、81%和75%,明显优越于生物陶瓷颗粒,揭示了泡沫炭良好的生物相容性和作为微生物固定化载体的应用前景。
远莹莹[10]2007年在《纤维体催化剂的制备及其在柴油机尾气排放的研究》文中指出纤维体催化剂能够减低颗粒物(PM)起燃点温度、催化转化氮氧化合物(NOx),同时又对PM有很好的过滤效率。这种全新的技术路线可以很好的实现PM和NOx同时脱除。本文深入开展了对钙钛矿和尖晶石型纤维体催化剂的制备工艺及纤维催化体系中NOx和PM氧化还原反应基础理论和基本规律的研究,旨在为纤维体催化剂在柴油机排气后处理中的应用提供重要的技术支持和理论依据。采用溶胶-凝胶法结合静电纺丝技术制备了钙钛矿型La_(0.9)K_(0.1)CoO_3复合氧化物纤维。X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析结果表明La_(0.9)K_(0.1)CoO_3纤维属钙钛矿结构,纤维表面光滑,直径均匀,平均直径为500nm;所得纤维的比表面积为7.1m~2/g。在程序升温反应器中考察了La_(0.9)K_(0.1)CoO_3纤维对真实柴油机尾气中NOX催化脱除的效果,结果表明,在温度为400°C时,La_(0.9)K_(0.1)CoO_3纤维对NOX的净化效果最好,高达20%。采用热重分析法考察了纤维催化剂对柴油机颗粒物中主要成分碳黑的催化效果。实验结果表明,碳黑起燃点温度与转化率达到50%的温度都降低了大约150°C。经计算,碳黑氧化反应活化能359 kJ?mol-1降低到了237 kJ?mol-1。以过渡金属为主要成分,柠檬酸为络合剂,同样采用溶胶-凝胶法结合静电纺丝技术制备了Cu1-xKxFe2O4系尖晶石型复合氧化物纤维。考察了不同热处理温度及K元素不同取代量对氧化物纤维的结构、组成和微观形貌的影响。CuFe2O4凝胶纤维随温度提高,纤维直径逐渐减小,组成纤维的晶粒也逐渐长大。因此随煅烧温度不断提高,纤维表面粗糙度增加,柔韧性下降。煅烧目标温度设为800°C的纤维直径大多数小于500nm,并且是纯相尖晶石结构。低价态K元素的引入没有影响到纤维的微观形貌,但高取代比例Cu_(1-x)K_xFe_2O_4(x=0.2)纤维被K元素严重破坏了尖晶石结构。在程序升温实验中,Cu_(0.9)K_(0.1)Fe_2O_4表现出很好C-NO同时去除特性,600°C时THC氧化转化效率近100%。通过在CuFe_2O_4前驱体溶液加入一定比例的H_3BO_3溶液或异丙醇铝与柠檬酸的混合溶液,在纤维中引入玻璃态物质,以提高催化剂纤维机械性能。Al- CuFe_2O_4凝胶纤维主要煅烧产物仍是尖晶石结构,而B元素与Cu、Fe元素生成了Cu_2FeBO_5,该研究有待进一步深化。
参考文献：
[1]. 改性碳纤维降低发动机NOX排放的机理及应用研究[D]. 郭世永. 大连理工大学. 2000
[2]. 磷钨酸改性碳材料提高烟气氧化脱硝抗水性能研究[D]. 王群. 中国海洋大学. 2013
[3]. 介孔铝基稀土复合物的制备及其构效关系研究[D]. 顾永万. 昆明理工大学. 2017
[4]. 汽车尾气氮氧化物排放控制的详细机理研究[D]. 秦长城. 大连理工大学. 2007
[5]. K对活性炭还原NO用CuO催化剂的助催化作用研究[D]. 冯柄楠. 华东理工大学. 2010
[6]. 柴油机排放后处理技术的进展及发展趋势[J]. 苏庆运, 朱国朝, 刘卫国, 陈家骅, 初天雷. 汽车工程. 2001
[7]. 镧基钙钛矿型催化剂的NO氧化催化性能研究[D]. 陈家浩. 天津大学. 2013
[8]. 柴油机尾气中氮氧化物吸附剂的研究[D]. 李水静. 北京工业大学. 2017
[9]. 中间相沥青基泡沫炭的可控制备及若干应用探索[D]. 鲍英. 华东理工大学. 2012
[10]. 纤维体催化剂的制备及其在柴油机尾气排放的研究[D]. 远莹莹. 天津大学. 2007
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