Catalytic oxidation of diesel soot particulates over Ag/LaCoO_3 perovskite oxides in air and NO_x  被引量:7

空气或氮氧化物气氛下Ag/LaCoO_3上的碳黑燃烧性能(英文)

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作  者:樊琪[1] 张帅[1] 孙礼英 董雪[1] 张澜萃[1] 单文娟[1] 朱再明[1] 

机构地区:[1]辽宁师范大学化学化工学院功能材料化学研究所,辽宁大连116029

出  处:《Chinese Journal of Catalysis》2016年第3期428-435,共8页催化学报(英文)

摘  要:Ag/LaCoO3 perovskite catalysts for soot combustion were prepared by the impregnation method.The structure and physicochemical properties of the catalysts were characterized using X-ray diffraction,N2 adsorption-desorption,H2 temperature-programmed reduction,soot temperatureprogrammed reduction,and X-ray photoelectron spectroscopy.The catalytic activity of the catalysts for soot oxidation was tested by temperature-programmed oxidation in air and in a NOx atmosphere.Metallic Ag particles were the main Ag species.Part of the Ag migrated from the surface to the lattice of the LaCoO3 perovskite,to form La(1-x)AgxCoO3.This increased the amount of oxygen vacancies in the perovskite structure during thermal treatment.Compared with unmodified LaCoO3,the maximum soot oxidation rate temperature(Tp) decreased by 50-70 ℃ in air when LaCoO3 was partially modified by Ag,depending on the thermal treatment temperature.The Tp of the Ag/LaCoO3catalyst calcined at 400℃ in a NOx atmosphere decreased to about 140℃,compared with that of LaCoO3.Ag particles and oxygen vacancies in the catalysts contributed to their high catalytic activity for soot oxidation.The stable catalytic activity of the Ag/LaCoO3 catalyst calcined at 700℃ in a NOx atmosphere was related to its stable structure.碳黑颗粒是柴油机尾气固体污染物的主要成分,是大气污染中的主要颗粒状污染物.消除碳黑颗粒物的有效方式之一是在尾气排放前安装柴油机颗粒物过滤器.然而,尾气排放温度远远低于碳黑燃烧温度,在过滤器上使用碳黑氧化催化剂能够明显降低碳黑的燃烧温度,防止过滤器堵塞.钙钛矿类催化剂由于具有良好的储氧能力,高活性的晶相氧有利于碳黑燃烧过程中气相氧和晶相氧的转换,具有较高的活性和结构稳定性,从而受到广泛关注.本课题组曾先后对La KNiMnO_x和LaMO_3(M=Fe,Co,Cu)等钙钛矿体系的碳黑燃烧性能进行了系统研究,其中LaCoO_3及掺杂的LaCoO_3基钙钛矿在碳黑催化燃烧中表现了较高的催化活性.然而担载型钙钛矿催化剂在该领域的应用很少有报道.银基催化剂由于具有较高的低温氧活化能力在碳黑燃烧反应中具有较高的催化活性,Kiyoshi Yamazaki等发现在银表面吸附的氧物种能够迁移到银与载体的界面,并可以进一步迁移到碳黑表面氧化碳黑,但是载体的选择对催化活性有较大影响,具有较高储氧能力和氧离子传输能力的CeO_2和ZrO_2载体上负载银催化剂的碳黑燃烧性能明显高于以Al_2O_3为载体的催化剂.为了进一步提高LaCoO_3基钙钛矿的碳黑氧化性能,本文结合LaCoO_3基钙钛矿和银基催化剂的特点,以LaCoO_3为载体制备了负载型银催化剂,考察了Ag/LaCoO_3催化剂结构和催化性能随焙烧温度的变化,并对银物种分布及催化作用进行了讨论.采用X射线粉末衍射(XRD)、高分辨透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、氢气程序升温还原(H2-TPR)和碳黑程序升温还原(soot-TPR)等表征手段研究了银物种分布及影响催化剂结构和催化活性的原因.XRD测试结果表明,经过800 oC焙烧的LaCoO_3催化剂具有钙钛矿结构,并有少量Co_3O_4,银担载在LaCoO_3催化剂上,经400 ℃焙烧后XRD测试检测到Ag的特征峰,说�

关 键 词:Soot combustion NOx SILVER PEROVSKITE Thermal stability 

分 类 号:X701[环境科学与工程—环境工程] O643.36[理学—物理化学]

 

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