Разработка термостабильного Me/Al2O3 (Me = Pt, Pd, Rh) катализатора, модифицированного оксидами CexPr1-xO2, для очистки отходящих газов бензиновых двигателей

• Автор: Порсин, Андрей Викторович
• Шифр специальности: 02.00.04, 02.00.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 129 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Состояние разработки и использования катализаторов на основе

оксидов редкоземельных металлов для очистки отходящих газов автомобильного транспорта

1.1. Катализаторы очистки отходящих газов автомобильного 7 транспорта

1.1.1. Благородные металлы как активный компонент

катализаторов

1.1.2. С.еСБ как компонент с активным запасаемым кислородом

1.1.3. Компоненты с активным запасаемым кислородом

СехМ1х
1.1.4. Методы измерения кислородной емкости
1.2. Проблема активности катализаторов
1.2.1. Оценка активности
1.2.2. Проблема холодного старта
1.3. Проблема дезактивации катализаторов
1.3.1. Отравление и блокировка
1.3.2. Термическая дезактивация
1.4. Методики ускоренного термического старения
1.5. Заключение к литературному обзору. Постановка задач
Глава 2. Экспериментальная часть
2.1. Синтез композиции СехРгхОг
2.2. Приготовление катализаторов
2.3. Методы исследования катализаторов и их компонентов
2.4. Исследование кислородной емкости
2.4.1. Исследование кислородной емкости при восстановлении
водородом
2.4.2. Исследование кислородной емкости в реакции окисления
2.5. Испытания нейтрализаторов
2.6. Тестирование свойств катализаторов
Г лава 3. Свойства системы СсхРг1х
3.1. Результаты исследования физикохимических свойств СехРг1х
3.2. Исследование влияния состава композиции СехРп.хОг на кислородную емкость в реакции окисления СО
3.3. Влияние кислородной емкости на активность
3.4. Обсуждение результатов главы 3
Глава 4. Изучение свойств катализатора в условиях испытания на
моторном стенде
4.1. Приготовление катализаторов и изготовление нейтрализаторов
4.2. Выбор условий ускоренного старения катализатора на моторном стенде
4.3. Исследование физикохимических свойств РгШ1 катализатора
4.4. Исследование каталитических свойств Р1КИ катализатора
4.5. Обсуждение результатов главы 4
Глава 5. Автомобильные испытания нейтрализаторов с катализаторами на
основе композиции СехРгОг
5.1. Приготовление катализаторов и испытание на активность в модельной газовой смеси
5.2. Изготовление и испытания нейтрализаторов на автомобиле и 1 моторном стенде
5.3. Обсуждение результатов к главе 5
Выводы
Литература


Восстанавливает x в условиях близким к стехиометрическим. Обладает относительно низкой термостабильностью 9, . Промотирует реакцию водяного сдвига i i . СО, СН. Обладает высокой термической стабильностью. ЯИ более эффективен при восстановлении ЮХ и окислении СО. В стехиометрических условиях ЯИ менее активен, чем Р1 и РЯИ катализатор , но лучше восстанавливает 0 в присутствии О2 , чем Р1 или Рс1. ЯЪ особенно хорошо промотирует реакцию водяного сдвига и термоустойчив. Особую роль в восстановлении 0 отводят ЯЪ, на котором происходит адсорбция 0 с последующей диссоциацией до атомарного и О. Кроме того, ЯЬ более селективен и разлагает 0 до 2 без образования И или ИНз. Наиболее часто благородные металлы применяются в комбинации Рс1ЯЬ или РСЯЬ в различных соотношениях. Совместно все три металла используются в трехмаршрутных катализаторах см. Выбор комбинации и соотношения металлов в сильной степени зависит от коммерческих характеристик металлов. Несмотря на высокую цену этих металлов, полной замены им нет до сих пор, хотя удалось значительно сократить их объемную загрузку за счет совершенствования других компонентов катализатора. Так, существенно сократить количество используемых благородных металлов удается за счет их нанесения на носитель, в качестве которого чаще всего используют АОз , . При этом достигается увеличение удельной поверхности дисперсности и повышение устойчивости к спеканию. Кроме того, нанесение благородных металлов на такие носители как СехМ1х дает лучшие характеристики в активности . Поэтому в последнее время появилось много работ, в которых исследуются системы КМСехМ1х ИМ благородные металлы, что стало возможным благодаря повышению термоустойчивости материалов типа СехМ1х . Как уже отмечалось, на первом этапе проблема очистки отходящих газов решалась за счет использования катализаторов окисления 9, назначение которых заключалось в окислении СО и несгоревших углеводородов до СО2 и Н. Одним из важных шагов в этом направлении стало развитие электронных устройств и появление датчиков состава газовой смеси твердотельные датчики кислорода в году и др. В этом случае достигается наиболее полная одновременная конверсия СО, СНХ и x с образованием СО2, Н2О и 2, в связи с чем такой катализатор был назван трехмаршрутным . Практическое использование катализаторов начато в году . Вместе с тем используемые устройства регулировки отношение воздухтопливо при подаче топливовоздушной смеси в бензиновый двигатель автомобиля обладают заметной инерционностью, что приводит к колебаниям фактического значения с частотой около 1 Гц , . Как следствие, характеристики катализаторов ухудшаются. Решением данной проблемы, что явилось важным этапом в развитии трехмаршрутных катализаторов, стало применение СеСЬ, который способен циклически частично окисляться и восстанавливаться в зависимости от присутствия в газовой фазе . Полученные данные о кислородной емкости коррелировали с результатами испытаний на динамометрическом стенде и показали устойчивую эффективность катализатора в широком диапазоне изменения . Первое описание в открытой литературе использования Се, как материала с запасаемым кислородом, известно с года . Характерная особенность диоксида церия и материалов, приготовленных на его основе, состоит в способности их кристаллической решетки обратимо и без изменения фазового состава высвобождать элементарный кислород в восстановительных условиях и восполнять его в окислительных условиях . Се. За счет поглощения кислорода в бедной области Х1 область избытка кислорода и выделения кислорода в богатой области X 1 область недостатка кислорода повысилась эффективность катализатора в более широком диапазоне изменения X рис. Рис. Влияние Се на конверсию СО, СН и x . Кислородная емкость x i с этого времени относится к числу важных характеристик материалов, способных запасатьотдавать кислород. За последнее десятилетие исследованию кислородной емкости посвящено большое количество работ , , . Церий имеет электронную конфигурацию 462 и может иметь степень окисления 3 и 4.