先進三元催化劑對車輛NOx轉化率的影響

先進三元催化劑對車輛NOx轉化率的影響

給出了一種先進催化劑，該催化劑由金屬銠顆粒與燒綠石復合氧化材料混合而成，其中直徑為納米級的金屬銠顆粒被吸附在具有緩慢吸氧率的儲氧材料燒綠石中。介紹了該先進催化劑的制備及其性能驗證。

在實驗室條件下制備該先進催化劑，并對其性能進行試驗、評價。試驗時，先將金屬銠溶解在特定溶液中，利用動態光散射方法估算銠溶液中銠顆粒的尺寸大小，保證其體積不超過1×10-3mL。結合燒綠石煅燒析出銠顆粒，并利用透射電子顯微鏡驗證依附在燒綠石上銠顆粒的尺寸。對先進催化劑性能的評價使用一個固定床催化反應器。利用測試氣體驗證了該催化劑具有較好的NOx轉化特性。對該催化劑進行了老化試驗，老化試驗使用相同的大小催化劑顆粒，在溫度1100℃的環境下利用測試氣體，模擬兩種空燃比條件下的NOx轉化試驗，循環5h，記錄每次循環催化劑對NOx的轉化率，并使用共脈沖吸附法確定先進催化劑中銠顆粒的分散情況。對該催化劑進行發動機臺架試驗，其性能試驗使用一臺直列4缸2.4L發動機，利用陶瓷載體作為催化劑的底物，分別測試了催化劑在冷態條件和預熱后的催化性能。其中，催化劑冷態下的性能試驗在發動機尾氣旁路中進行。催化劑預熱后的性能測試在熱交換器控制好溫度后的恒定工作條件下進行。同時，改變空燃比，測量不同空燃比下的NOx轉化率。先進催化劑的老化試驗使用一個V型8缸4.6L發動機，其溫度維持在1000℃，測試時間為50h，試驗時記錄下每次循環過程中NOx轉化率。

試驗結果表明，催化劑顆粒直徑尺寸的增加是其活性下降即老化的主要原因。將先進催化劑中金屬銠顆粒的大小限制在2nm左右，可以使NOx的轉化率最高。與常規的鉑族催化劑相比，該催化劑具有較強的魯棒性，可應對排氣系統中尾氣的波動，且NOx具有較高的轉化效率。若在該催化劑的使用過程中使用增強區鍍膜技術，即為尾氣流動方向提供最佳的反應接觸條件，可以進一步提高NOx的轉化效率，且利用新催化劑可以減少約50%的貴重金屬用量。

Masahide Miura et al.SAE 2015-01-1005.

編譯：王祥