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催化去除柴油机尾气排放物Nox和PM的实验研究和数值模拟

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目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 降低柴油机NOx排放的主要净化措施

1.2.1 NOx的机内净化措施

1.2.2 NOx的机外净化措施

1.3 降低柴油机碳烟微粒PM排放的主要净化措施

1.3.1 碳烟微粒PM的机内净化措施

1.3.2 碳烟微粒PM的机外净化措施

1.4 同时降低柴油机NOx和碳烟微粒PM的国内外主要净化措施

1.4.1 催化剂Cu0.95K0.05Fe2O4-DPF复合体同时去除PM和NOx

1.4.2 丰田公司DPNR(Diesel Particulate and NOx Reduction)系统

1.5 本课题的研究工作及意义

1.5.1 本课题的研究工作

1.5.2 本课题的研究意义

第二章 同时催化去除柴油机NOx和PM实验系统

2.1 气路系统

2.2 催化反应系统

2.2.1 催化剂的制备

2.2.2 催化剂的表征

2.2.3 催化反应系统构成

2.3 活性测试分析系统

2.4 本章小结

第三章 钙钛矿ABO3和类钙钛矿A2BO4催化实验结果

3.1 钙钛矿结构ABO3催化剂实验结果

3.1.1 钙钛矿结构LagBO3[23]B位离子取代

3.1.2 钙钛矿结构ANiO3中A位离子取代

3.1.3 钙钛矿结构LaCo1-xFexO3部分取代

3.1.4 类钙钛矿型复合氧化物La2NiO4和钙钛石LaNiO3的对比

3.2 类钙钛矿型复合氧化物A28O4催化剂实验结果分析

3.2.1 类钙钛矿型复合氧化物La2NiO4催化剂性能评价结果

3.2.2 类钙钛矿型复合氧化物La2BO4B位离子取代

3.2.3 类钙钛矿型复合氧化物La2BO4B位离子部分取代

3.2 .4 类钙钛矿型复合氧化物La2Ni04A位离子部分取代

3.2.5 La1.8M0.2Ni0.5Fe0.5O4A位离子部分取代

3.3 本章小结

第四章 吸附还原降低NOx和PM的数值模拟计算

4.1 FIRE软件介绍

4.2 吸附还原化学反应机理

4.3 利用FIRE软件模拟吸附还原过程

4.4 吸附还原同时去除PM和NOx的数值模拟计算结果

4.5 本章小结

第五章 全文总结和展望

5.1 全文总结

5.2 展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢

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摘要

碳烟微粒(PM)和氮氧化物(NOx)是柴油机尾气排放中的主要污染物。尽管柴油机热效率高,燃油经济性和动力性都比较好,坚固耐用,维护费用低,应用极其广泛,然而氮氧化物(NOx)及碳烟微粒(PM)排放高,难解决。NOx在大气中会进一步形成臭氧,增加低空大气中的臭氧浓度;PM使大气中悬浮颗粒增多,污染空气,影响能见度,直接进入人的呼吸系统,总之都对人体健康及环境造成极大的危害。随着节能与环保的观念日益深入人心,人们对于环境问题的关注程度也提升到了前所未有的高度。因而解决柴油机尾气排放中的污染物氮氧化物(NOx)碳烟微粒(PM)成为了一个迫在眉睫的问题。
   本文的研究重点在于两个方面,一是探索不同系列催化剂同时去除氮氧化物(NOx)和碳烟微粒(PM)的能力,主要探索了钙钛矿催化剂ABO3和类钙钛矿体系催化剂A2BO4的催化反应性能。建立了一套催化剂同时去除氮氧化物(NOx)和碳烟微粒(PM)能力的实验评价系统。通过对催化剂系列A位B位的取代,A位B位的部分取代,以及A位B位的同时取代,探究催化剂活性的性能变化,利用催化剂还原功能来同时去除尾气中氮氧化物(NOx)和碳烟颗粒(PM),实现消除或减少柴油机尾气中氮氧化物(NOx)和碳烟颗粒(PM)的排放的目的。
   二是为了更好地解决柴油机氮氧化物(NOx)和碳烟微粒(PM)的排放问题,使其得到超低排放的水平,达到排放法规的限制要求,为此考虑用吸附还原催化法同时降低柴油机碳烟微粒和NOx排放,鉴于用吸附还原催化法降低汽油机的NOx的研究已经取得了成功的基础上,运用AVL公司的Fire软件模拟在吸附还原催化剂的作用下,柴油机微粒捕集器(DPF)中碳烟微粒(PM)和氮氧化物(NOx)的协同作用,氮氧化物NOx在碱性金属催化剂表面吸附脱附的性能,为同时降低柴油机的NOx和碳烟微粒提供新的理论方法和参考依据,并且为进一步进行实验研究打下良好的基础。

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