钙钛矿催化剂用于 NOx 的选择性还原 Hansen[14]等人研究了在
少量氧存在的情况下 LaMnO3 系列钙钛矿催化剂上 C3H6 和 NO 的 SCR 性能,结果 发 现反应是按如下步骤进行的:NO先于氧反应生成NO2,NO2直接与HC反应或与HC在催化 剂表面上吸附形 成的部分中间氧化物种反应生成 CO2 和 N2,催化剂的活性主要取决于催 化剂表面氧空位的数量和 B 位元素的 性质。宋崇林等[15]研究了不同 B 位元素的 La 系 钙钛矿催化剂对 CH4 和 N2O 的 SCR 催化性能,结果发现该系 列催化剂的催化活性顺序 为:LaCoO3>LaMnO3>LaNiO3>LaCuO3>LaFeO3>LaVO3>LaTiO3>LaCrO3,由此 可见, ABO3 型钙钛矿中 B 位离子影响其催化活性。
03
车载尾气检测法
底盘测功机检测法
底盘测功机，又称转鼓 试验台，是一种室内实 验设备。是以模拟汽车 在实际行驶中的阻力， 测定汽车的使用性能及 检测汽车的技术状况， 诊断汽车故障。底盘测 功机既可以用于汽车科 学试验，也可用于维修 生产。
原理 当汽车驱动轮带动测功机滚筒及电涡流制动器转 子旋转时,由于磁通密度发生变化使转子表面产生 电涡流,该电涡流与磁场相互作用产生反向制动力 矩,使定子绕主轴轴线摆动。该制动力矩通过杠杆 传递给压力传感器,由压力传感器给出相应的电信 号,经处理后则可显示出瞬时驱动力值。与此同时, 底盘测功机的速度传感器给出电信号,经处理可显 示瞬时的速度值经计算机用公式W=F1V计算则可 得出瞬时的功率值。
2CO+O2→2CO2
2NO+2CO→2CO2+N2
4HC+5O2→4CO2+2H2O
HC+NO2→CO2+H2O
HC+CO→N2+CO2+H2O
2NH3→N2+3H2O
3NO+2NH3→2N2+3H2O
还原型催化剂主要催化NOX的还原反应：
2NO+CO→N2+CO2 2NO+H2→N2+2H2O
结语 低温等离子体技术应用的可行性和条件试验已较充分,有 了大量理论基础,为这项技术早日工业化打下 了充实的基 础。但在低温等离子体技术与催化协同作 用方面研究较 少,是一项全新的处理技术。二者相结 合,等离子体场产生 高能量活性粒子,促进催化反应, 减少能耗;催化主导反应 方向,让反应具有选择性,并 能大大减少反应副产物,该技 术被认为在处理 NOx、机 动车尾气方面有着广阔的发展 前景,但实际应用还很 不成熟,必须投入足够力量进行更加 深入的理论和实 践研究。
钙钛矿型复合氧化物在汽车 尾气处理中的应用研究进展
钙钛矿指晶体结构与 CaTiO 相 3 同的一系列复合金属氧化物。钙 钛矿复合氧化物晶体的理想结构 为立方晶 系,常以 ABO 表示, 在 3 ABO 结构中, A 位多为离子半径 3 0.09 nm)的稀土元素,位于 较大(> 立方体的中心,被 12 个氧所包围;B 位多为离子半径较小(> 0.05nm) 的过渡元素,位于立方体的顶角,与 6 个氧形成正八面体配位。钙钛矿 结构对 A0 B0A、B 位金属离子半 径r有一定要求:只有容限因子t(t (r r )/[ 2(r r )] )在 0.75~1.00 之间才能形 成并保持 稳定的钙钛矿晶型[6]。但是,以理 想结构存在的钙钛矿型复合氧化 物并不多见,大多数情况下,由于 A、 B 位金属离子或氧离子的缺陷,其 结构会发生扭曲而产生晶格畸变。
窝陶瓷的耐高温性,内部的孔洞结构呈三维立体交 错连通,孔壁粗糙,
孔道曲折,具有更大的催化剂吸附 面积。用于汽车尾气净化催化剂
载体具有起燃快、耐 高温、抗热震性能好、尾气催化转化效率高等 特点。
存 在 问 题
1)纤维多孔陶 瓷受到陶瓷纤维的长度和编织性能的限制,成 本昂贵,且自身强度低;2)导电型复合陶瓷需要加热设备对其 加热以达到很好的工作状态,这就需要复杂和昂贵的 电路控 制系统,额外消耗能源;3)制备成本较高,在应 用方面并未完 全成熟,有待进一步研究。
2NO+HC→N2+H2O+CO2
从而： CO在高温下氧化为无色、无毒的二氧化碳气体 HC化合物在高温下氧化成水(H20)和二氧化碳 NOx还原成氮气和氧气 NO和H2反应除生成无毒的N2和H2O外， 尚有所不希望发生的副反应： 2NO+5H2→2NH3+H2O 2NO+H2→N2O+2H2O
玻璃纤维载体
3.多孔金属间化合物陶瓷载体黄学辉等[44]以堇青石陶瓷、金属镍 等为原料,制备 出金属-陶瓷复合型载体材料。研究表明,通过适当 的过渡层处理,可实现陶瓷与金属基体之间的牢固结 合,用于汽车尾 气净化以满足高效催化转化材料的要 求。崔洪芝等[45]用反应合成
工艺,利用等离子束激发 并控制 Ni、Al、TiO 、B O 粉末之间的 2 2 3 化学反应,制备了 多孔 NiAl/TiB +Al O 复合材料载体。这种金 2 2 3 属间化合 物/陶瓷载体综合了金属载体的耐热冲击性、高强度和 蜂
目前美国、日本已经研制出了 93,140 孔/ cm2 甚至高达 186 孔/cm2 的高 密度孔蜂窝陶瓷。堇青 石蜂窝陶瓷正朝着近零膨胀系数、更高的孔密度、更 薄的间壁(厚度可小于人的头发直径)等方向发展[31]。 但是随着孔密度加大 其制备成本增加,制备过程也更 复杂。我国已经生产出 62 孔/cm2 的模 具,93 孔/cm2 挤 出成形模具的研究也取得了初步成功[32]。各规格蜂窝 陶 瓷的性能参数,见表 1[33]。
钙钛矿催化剂用于碳烟和 NOx 的同时消除Hong[17]等和
Wang[18]等的 研究表明对于同时消除 NOx 和 碳烟颗粒的催化反应,不同 B 位元素的钙 钛矿型复合氧化物有着不同的催化 活性,且催化活性大致 为:LaCoO3≈LaNiO3>LaMnO3>LaFeO3>LaCrO3.王志成[19]等研究了 NO 对 LaMnO3 与 La0.8K0.2MnO3 催化氧化碳烟的活性,结果表明 NO 的存在促进了碳烟的 催化氧化,且催化剂表面的氧空位和活 性氧物种是影响催化性能的关键。上海交通大学的 彭小圣课题组[20,21]研究了 La0.8K0.2CuxMn1-xO3 复合氧化物对同 时去除 NOx 和 碳烟的催化性能,结果表明,该催化剂的综合性能较好,碳烟的起燃温度及 NO 向 N2 的最大 转化率分别为 280°C和 58.0%,催化剂中起决定性作用的是表面的 Mn3+和 Cu2+。
室外遥感检测法
原 理 借助红外和紫外线光谱技术，测试出各成分 在尾气排放物中的混合比率。
优 点
优点是能够在汽车正常行驶过程中完成定 点检测，自动化程度高、检测速度快，对 于强化尾气排放相关法规有着特殊的作用
缺 点
交通状况和安置地点有苛刻的要求，且 只可以测出排放气体的浓度，因此它无 法得到广泛使用
车载尾气检测法
便携 实时监测 广阔的市场前景
研究及发展趋势 研究
1.对行驶周期的研究 2.建立尾气排放化模型 3.尾气排放特征与分布规律分析 4.虚拟仪器检测技术
发展 趋势
智能化 网络化
汽车尾气处理
汽车尾气污染控制可以分为机内和机外两种技 术。机内净化主要是提高燃油质量和改善燃料在发 动机中的燃烧条件，尽可能减少污染物的生成；机 外净化的主要方式是安装催化净化器，对有害气体 进行处理是机外尾气净化最有效的方法，催化剂又 是净化效果的关键。因此开发实用高效的汽车尾气 净化催化剂是控制汽车尾气排放的最佳措施之一。

汽车尾气等离子净化系统主 要有 3 个部分组成: 等离子反 应器、高压高频电源和控制 系统。图 2 示出等 离子净化 系统的整体结构。汽车发动 机产生的尾气经 过等离子净 化系统排出,在净化前后通过 汽车尾气分 析仪来确定汽车 尾气中各种有害物质的含量 变化。 目前,用该 项技术还原 NOx,效率可达到 65%以上。同时,该项技术还可脱除 92%~96%的颗粒物,去除 40%以上甲醛。 国内学者发明了一种后置式汽车尾 气净化器,尾 气经锥体分散后进入电场的催化剂中,在低温等离子体和催化剂的 协同作用下,尾气净化率大大提高。该净化器一方面可使催化剂活性增加,转化率 提高;另一方面可避免催化剂烧结,从而降低汽车尾气中有害气体 的排放。与现 有技术相比,该净化器具有以下优点:1) 将低温等离子体技术与催化技术相结合, 技术得到升 级;2)适用于各种车型,不受汽车的原始排放限制,不 同于现有的三元 催化装置;3)没有起燃温度限制,对冷 车起动同样有效,且适用范围广;4)结构紧凑, 设计独特、新颖。
1.纤维多孔陶瓷具有高气孔率(>90%)、高的比表面积、三 维贯通气
孔等优点,但其受到陶瓷纤维的长度和编织 性能的限制,并且三维编织 技术要求高,成本昂贵,限 制了它的发展。负载在莫来石多孔纤维陶瓷 表面的 La0.8Sr0.2CoO3 钙钛矿 型催化剂具有较好的催化活性,起 燃温度较低,600 °C 左右 CO 转化率接近 100%;在 La0.8Sr0.2CoO3 钙钛矿型催 化剂中掺入少量金属 Pd,能明显增强 催化剂的催化活 性,起燃温度也有所降低,温度在 350 °C左右,NO 与 CO 转化率达到 100%。
把玻璃纤维制作成筛子形状的蜂窝结构,随后涂覆活性的 涂层到 玻璃纤维的表面, 玻璃纤维载体具有以下几点特征:玻 璃纤维具有极 细的特点,在对其进行特殊的处理之后,便能使 其编制结构拥有较大 的表面积。因为玻璃纤维具有十分强的热 传输以及质量传输的能力, 能够将催化净化器净化的效率最大 限度的提升,并且排气阻力方面相
C
目录
ONTENTS
01 汽车尾气检测技术
◆汽车尾气检测技术 ◆尾气检测技术的相关研究及发展趋势