探析过渡金属掺杂cz在乙醇汽油车尾气催化剂中的应用研究

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1、天津大学硕士学位论文过渡金属掺杂CZ在乙醇汽油车尾气催化剂中的应用研究姓名：郝晶晶申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：沈美庆20070601中文摘要推广乙醇汽油在缓解能源危机，改善环境质量方面都具有重要意义。本文针对乙醇汽油车排放尾气中含有的乙醇等非常规污染物，研究了过渡金属掺杂的铈锆固溶体在尾气净化中的应用，为开发适用于乙醇汽油车的尾气净化三效催化剂提供理论支持。采用柠檬酸溶胶．凝胶法制备了掺杂量为5％和10％(mol比)两个系列的M．Ce．Zr-O(M=M．n、Fe、Co、Ni和Cu)复合氧化物，对其乙醇完全氧化活性和动态储放氧性能进行了测试。采用等体积浸渍法将0．5

2、wt．％Pd负载于上述固溶体上，并考察其三效催化活性。采用XRD、Raman、TPR、XPS和EPR等一系列表征技术对固溶体的结构进行了分析。XRD和Raman结果显示，锆固溶体晶格中，具有萤石型立方结构，新鲜样品中，过渡金属离子均进入了铈形成了M．Ce．Zr-O固溶体。900℃焙烧后，5％样品均没有析出过渡金属物相，10％Mn、Fe和Ni样品在高温时保持了较好的热稳定性。XPS和EPR表征分析了固溶体中各元素的价态及金属离子所处化学环境。TPR定性考察了样品中过渡金属氧化物物种。10％样品的乙醇完全氧化活性优于5％样品；新鲜样品的动态储放氧测试显示，M．Ce．Zr-O固溶体的

3、性能皆好于Ceo．67Zr0．3302，说明掺杂过渡金属后，促进了铈锆固溶体体相氧的迁移，这有利于乙醇氧化反应和提高其动态储放氧性能。三效活性评价显示，含Ni样品在老化前后的三效活性最好。实验结果显示，Ni—Ce．Zr-O固溶体在乙醇完全氧化催化活性、动态储放氧性能和负载贵金属Pd后的三效活性方面，均具有较好的效果，但样品的老化失活现象严重。关键词：乙醇完全氧化过渡金属掺杂动态储放氧能力三效催化剂ABSTRACTItisofgreatimportancetOextendethanol-blendedgasolinebothinalleviatingenergycrisisand

4、improvingenvironmentalquality．ThepaperinvestigatedthetransitionalmetaldopedCe0．67Zro．3302inauto—exhaustcatalystsfortheunburnedethanol，acetaldehyde，andSOon,whichsuppliedthetheorysupportfordevelopingtheexhaustcatalystsforethanol-blendedgasoline．ThecomplexcompoundsofM0，05Ceo．63Zro．320xandM0．iCe

5、o．6zro．30x(M=Mn，Fe，Co，NiandCu)weresynthesisedbyacitricacidsol-gelmethod．ThestructureswerecharacterizedbyXKD，Raman，TPRXPSandEPRmeasurements，andtheactivityofethanolcompleteoxidationanddynamicoxygenstoragecapacity(DOSC)overallsamplesweretested．Three-waycatalysts(TWC)activitywastestedover0。5wt．％

6、Pd／Mo。osCeo．63Zro，320xando，5wt,％Pd／Mo。1Ceo，钇ro．30xbyincipientwetnessimpregnationmethod．TheresultsofⅪmandRamanshowedthatthetransitionalmetalionsincorporatedintothelatticeofCco．67Zro．3302，andallfreshsamplesexhibitedadistinctfluorite·typecubicstructureinformingM—Ce．Zr-Osolidsolution．Aftercalcin

7、edat900℃．itisnotobservedthattransitionalmetalphaseforM0．osCeo．6321"0．320x，andthe10％samplesofMn，FeandNi．ThroughtheXPSandEPRtechniques，itrevealedthatthestatesandthechemicalenvironmentoftransitionaloxides．TPRresultsshowedthespeciesoftransitionalmetalo