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汽车安全与节能学报

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钾基玻璃态催化剂及其对颗粒物的氧化性能

牛晓巍1，华 伦3，张 俊2，王 洪1，陈洪亮1，帅石金2*   

  1. （1. 沈阳大学 区域污染环境生态修复教育部重点实验室，沈阳，110044，中国；2. 清华大学 汽车安全与节能国家重点实验室，北京，100084，中国；3. 清华大学 苏州汽车研究院，苏州，215200，中国）
  • 收稿日期:2017-10-16 出版日期:2018-03-31 发布日期:2018-04-10
  • 通讯作者: 帅石金，教授。E-mail: sjshuai@tsinghua.edu.cn。
  • 作者简介:牛晓巍（1980—），女（汉），黑龙江，副教授。E-mail: niuxiaowei@jlu.edu.cn。
  • 基金资助:

    汽车安全与节能国家重点实验室开放基金（KF16122）；国家青年基金（21507091）；辽宁省教育厅项目（L2014477）； 辽宁省自然科学基（201602519）；沈阳市科技局项目（17183900）。

Potassium-based glassy catalyst and its performances for oxidation of particulate matter

NIU Xiaowei 1, HUA Lun 3, ZHANG Jun 2, WANG Hong1, CHEN Hongliang 1, SHUAI SHijin 2*   

  1. (1. Key Lab.of Regional Environment and Eco-Remediation, Ministry of Education, Shenyang, 110044, China; 2. State Key Laboratory of Automotive Safety and Energy, Tsinghua University, Beijing 10084, China; 3. Suzhou Automotive Research Institute, Tsinghua University, Suzhou 215200, China)
  • Received:2017-10-16 Online:2018-03-31 Published:2018-04-10

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摘要：

       为开发高效去除柴油车尾气碳烟颗粒物（PM）的催化剂，研究了不同钾含量对催化剂与载体结合性能以及碳烟催化氧化性能的影响。以NiCrFe 合金波纹箔片为载体，采用溶胶- 凝胶法制备K基玻璃态催化剂。使用X 射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS) 分析、催化活性测试等手段，以商业炭黑代替实际的柴油机碳烟，模拟柴油机湿热排气条件，考察钾离子(K+) 的浸出速度。结果表明：钾基玻璃态陶瓷涂层有效地抑制了K+ 的浸出速度，改善了催化剂对柴油机的碳烟催化氧化性能。(K2O)0.5(Al2O3)0.5(SiO2) 获得最好的催化结果，松散接触条件下，在540 ℃下显示出90％碳烟转化率。

关键词: 柴油机, 催化氧化, 碳烟氧化, 玻璃态, 微反应器

Abstract:

The effect of different potassium (K) contents on the binding properties of a catalyst to the support and the catalytic oxidation of soot were investigated to develop a catalyst for efficient removal of soot particulate matter (PM) from diesel exhaust. K-based glassy ceramic coatings were prepared by sol-gel method using NiCrFe alloy corrugated foil as carrier. The commercial carbon black was substituted for the actual diesel soot by means of X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectrometer (EDS) analysis and catalytic activity test to simulate the leaching of potassium ions escape speed. The results show that K-based glassy ceramic coating can effectively inhibit the leaching rate of K+ and improve the catalytic oxidation performance of the catalyst on soot. The (K2O)0.5(Al2O3)0.5(SiO2) yielded the best catalytic results and exhibited 90% of soot conversion at 540 ℃ under loose contact conditions.

Key words: diesel engines, catalytic oxidation, soot oxidation, glassy, microreactor