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催化过滤器同时去除柴油机微粒和氮氧化物的基础研究

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符号表

第一章绪论

1.1引言

1.2柴油机主要有害排放物的形成和危害

1.2.1氮氧化物(NOx)

1.2.2微粒(PM)

1.3汽车及柴油机排放法规的建立与发展

1.4柴油机排污的控制技术

1.4.1柴油机机内净化措施

1.4.2柴油机后处理措施

1.5本课题研究的意义和内容

参考文献

第二章试验装置及分析方法

2.1概述

2.2催化反应装置和测试

2.2.1温度程序控制催化反应系统

2.2.2反应结果分析方法

2.3其他理化测试装置

2.3.1热重(TG)和差热(DTA)装置

2.3.2扫描电子显微镜(SEM)

2.3.3 X射线衍射仪(XRD)

2.3.4 BET法测比表面积

2.4本章小结

参考文献

第三章催化材料制备及理化性能分析

3.1概述

3.2催化剂的确定和制备

3.2.1催化剂的确定

3.2.2催化剂的制备

3.3催化剂载体和中间层

3.3.1催化剂载体

3.3.2中间层

3.4催化剂附载工艺及其结构分析

3.4.1溶液浸渍法

3.4.2粉末悬浊液浸渍法

3.5本章小结

参考文献

第四章PM-NOx同时去除的催化反应特性

4.1概述

4.2试验方法

4.2.1载体的挂烟

4.2.2程序升温反应过程

4.3程序升温反应结果和讨论

4.3.1载体在程序升温反应中的吸附脱附特性

4.3.2PM-NOx同时去除催化反应特性

4.3.3 TG-DTA分析结果和程序升温反应的比较

4.3.4PM-NOx同时去除催化反应效果

4.3.5 CKF和LKC催化剂的性能比较

4.3.6 NO、O2对催化反应的影响

4.3.7不同柴油机负荷下挂烟对催化反应的影响

4.3.8挂烟量对催化反应的影响

4.3.9催化剂涂覆方法对催化反应的影响

4.3.10中间层对催化反应的影响

4.4本章小结

参考文献

第五章PM-NOx同时去除的催化反应动力学

5.1概述

5.2催化剂和干碳烟紧接触的催化反应动力学研究

5.2.1程序升温反应过程

5.2.2程序升温反应化学动力学参数的确定

5.2.3数学模型的建立

5.2.4程序升温反应的化学动力学分析

5.3附载催化剂自然挂烟(松接触)的催化反应动力学研究

5.3.1动力学模型的建立

5.3.2程序升温反应的化学动力学分析

5.4 PM-NOx同时催化去除的反应机理

5.5本章小结

参考文献

第六章全文总结和工作展望

6.1全文工作总结

6.2工作展望

创新点说明

致谢

攻读博士学位期间发表的学术论文

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摘要

该文探讨了同时催化净化柴油机中PM-NO<,x>的可行性.文中提出了以γ-Al<,2>O<,3>小球和壁流式蜂窝陶瓷微粒过滤器(DPF)作为载体,利用实际柴油机排放的PM,进行PM-NO<,x>同时催化去除的技术路线.通过利用程序升温反应技术,采用尖晶石型的Cu<,0.95>K<,0.05>Fe<,2>O<,4>和钙钛矿型的La<,0.9>K<,0.1>CoO<,3>复合金属氧化物催化剂,在富氧的柴油机排放环境中,用PM去还原NO<,x>,同时PM被氧化,从而达到同时去除NO<,x>和PM排放的目的.在研究过程中,进行了如下的系统工作:1.以过渡金属元素及稀土元素为主要成分,用高温固相反应方法合成钙钛矿型的Cu<0.95>K<,0.05>Fe<,2>O<,4> 和尖晶石型的La<,0.9>K<,0.1>CoO<,3>多元复合金属氧化物催化剂,并利用XRD、SEM、TG、BET比表面积分析等手段,探讨了催化剂、催化剂载体、中间层的组成、结构、形貌等材料特性,以及催化剂的涂覆工艺等对其结构和性能的影响.2.建立了柴油机PM-NO<,x>同时催化去除的程序升温反应试验台架,对PM-NO<,x>同时去除的催化反应特性和反应效果进行了试验研究.3.考察了NO与O<,2>、不同挂烟量、催化剂和碳烟的不同接触情况、不同柴油机负荷下挂烟、不同催化剂涂覆方法以及不同中间层对PM-NO<,x>同时催化去除反应的影响.4.建立了化学动力学数学模型,对干碳烟和CuFe<,2>O<,4>催化剂粉末的混合物(紧接触)、在Cu<,0.95>K<,0.05>Fe<,2>O<,4>催化剂作用下γ-Al<,2>O<,3>小球载体挂烟(松接触)的程序升温反应进行了数值模拟,分析了各种因素,如升温速率,PM的大小和数量,碳烟含量以及NO、O<,2>的浓度等对反应的影响.数值模拟结果与试验结果得到了较好的吻合.5.该研究探讨了集

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