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Pd基分子筛用于柴油车冷启动排放尾气中被动NOx吸附的研究

批准号:
22076206
项目类别:
面上项目
资助金额:
64.0 万元
负责人:
石晓燕
学科分类:
大气污染与控制化学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
石晓燕

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
氮氧化物被动吸附 (passive NOx adsorber, PNA)是削减柴油车尾气冷启动NOx排放的新兴技术,即通过PNA催化材料吸附存储低温工况(<200oC)NOx,然后在中高温释放后通过NH3-SCR反应净化。Pd基分子筛具有较高的NOx吸附能力和优良的水热稳定性,是最受关注的PNA催化材料。本项目拟通过研究Pd基分子筛的分子筛构型、Pd物种分布和化学状态与其NOx吸附/脱附性能的关系, 结合催化性能和表征数据以及理论计算,明确影响Pd基分子筛的NOx吸附/脱附等催化性能和水热稳定性的关键因素;研究水、CO、碳氢、硫等共存气体对Pd基分子筛的NOx吸附/脱附性能影响,尤其是共存气氛对NOx吸附过程中催化剂表面物种的形成情况。本项目将为设计合成高效的Pd基分子筛PNA催化材料用于削减柴油车低温工况NOx排放提供技术思路和理论依据。
英文摘要
Passive NOx adsorber (PNA) is one of the most promising technologies for cold start NOx emission control for diesel engines. In this method, NOx in exhaust temperature below 200oC can be stored by PNA catalyst materials and released at the normal high temperature and then reduced by NH3-SCR system. Pd/zeolites have received much attention as PNA catalyst materials due to their considerable NO adsorption ability and outstanding hydrothermal stability. In this project, the effects of framework structures of the zeolite support as well as chemical state of Pd species on the NOx adsorption/desorption performance of Pd/zeolites will be studied. Moreover, the stability of Pd in Pd/zeolites with different framework structures during hydrothermal aging will be investigated. Based on the results of catalytic performance and characterizations, as well as theory calculations, the factors which are critical to the NO storage capacity/desorption temperatures of Pd/zeolites and their hydrothermal stability will be revealed. Furthermore, the effect of H2O, hydrocarbons, CO, SO2 on the NOx adsorption/desorption performance of Pd/zeolites will be investigated, especially formation of surface intermediates during NOx adsorption process. The results of this project should lead to a deeper understanding of the Pd/zeolites as PNA catalysts and the principles for designing PNA catalysts with high performance to meet the demanding requirements of diesel exhaust purification.
被动氮氧化物吸附(Passive NOx Adsorber,PNA)是有望用于降低柴油车冷启动等低温工况NOx排放的技术,其原理是PNA催化材料吸附低温尾中的NOx,待排温升高到200oC以上后释放NOx,由下游的NH3-SCR系统实现净化。钯基分子筛具有高效的NOx吸附性能和抗水抗硫性能,是目前最受关注的PNA催化材料。本项目围绕不同构型的钯基分子筛作为PNA催化材料开展研究工作, 研究了钯基分子筛中Pd物种赋存状态与其PNA性能的构效关系,以及柴油车尾气常规共存组分H2O和CO对钯基分子筛的NOx吸附/脱附性能的影响。研究发现Pd/Beta和Pd/ZSM-5在CO和H2O共存条件下进行低温NO吸附,PdOx可再分散为Pd离子成为NO吸附位点的现象,揭示了CO和H2O对PdOx再分散为钯离子的作用机制。研究发现高温热处理可促进Pd/SSZ-13晶体外表面的Pd物种向分子筛内部迁移分散并形成Pd离子,成功制备了Pd物种高度分散的Pd/SSZ-13催化剂,并揭示了分子筛Brønsted酸位点参与Pd物种的迁移-再分散过程的机制。制备了载体疏水性能和Pd离子分布不同的Pd/SSZ-13催化剂进行研究,揭示了对铝相连的Z2Pd2+和单铝相连的Z[Pd(OH)]+(Z表示离子交换位点)这两种钯离子位点的NO吸附物种以及受H2O/CO的影响的机制,并研究了不同钯离子活性位点的再生过程。此外,本项目还研究了CeSnOx和Pd/CeSnOx的NO吸附存储性能和吸附机理,以及高温水热老化对催化剂的影响。本项目的研究成果对进一步推进钯基分子筛用于柴油车低温NOx被动吸附具有重要指导意义。
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