用于汽车废气处理的铁催化剂研究

用于汽车废气处理的铁催化剂研究

YasunariHanakietal. SAE 2016-01-0930.

编译：朱会

随着排放法规的严格和世界汽车产量的增加，贵金属的使用量也在增加。最小化废气催化剂中贵金属的使用量不仅能够降低车辆的成本，而且能够提高对稀缺资源的利用率。而铁是贵金属的替代材料，因此开发了一种代替贵金属催化剂的铁催化剂，该催化剂被铁元素激活成低氧化状态，而纳米级别的氧化态铁和氧化态铈能够同步运动，使高度分散的铁和二氧化铈颗粒更好地接触，提高了催化剂的废气净化性能。铁催化剂降解是铁氧化物与氧化铝反应形成铝酸盐的过程。为了确定催化剂的吸氧/放氧特性，对催化剂进行还原和氧化，通过原位X射线吸收近边结构光谱（XANES）分析氧化铁和氧化铈的结构变化。在有0.2g催化剂的气流反应器中进行CO氧化反应试验。首先，将催化剂在500℃、氧含量为10%的条件下预处理30min。冷却后将制备的CO含量为0.4%、O2含量为0.2%、剩余为氦气的反应气体以50mL/min的流速注入装置入口处，并将温度从10℃升高到450℃，升温速率为5℃/min。之后，分别将由6%CO和94%He的气体以及3%O2和97%He组成的混合气体以50mL/min流速交替并重复地输入反应器中，持续5min。利用日本的Spring-8同步加速器辐射设备对排气口处的气体组分进行分析。测试结果表明，该催化剂能够在减少废气排放的同时降低贵金属消耗，且其老化后仍具有比贵金属催化剂更高的废气净化性能和热降解特性。同时发现，在新开发的铁催化剂中加入少量的铑能显著降低贵金属的使用量。