纳米材料在汽车尾气净化中的应用

针对汽车尾气排放及净化现状，阐述了纳米Al2O3载体、纳米贱金属催化剂、纳米稀土催化剂、纳米贵金属催化剂的特性及其在汽车尾气净化催化器中的应用，探讨了纳米材料在汽车尾气净化催化器中的应用趋势．     

车用汽油机排气热反应净化的实验研究

在汽车排气热反应净化机理与车用汽油机排气特性研究的基础上、本文通过对车用汽油机装上热反应净化器后,在发动机台架上进行发动机外特性与高,中,低转速下的发动机负荷特性试验,初步探讨热反应净化器的净化效果。     

喷射策略和运行工况对直喷汽油机微粒排放的影响

应用DMS500型快速颗粒分析仪对一台自然吸气缸内直喷汽油发动机排放的颗粒物粒径分布进行试验研究,考察了运行工况(负荷、冷却水温和点火时刻)以及喷油策略(喷油时刻、喷油压力)对颗粒物粒径分布特性及其微粒数量的影响规律,并分析了不同工况下颗粒物的氧化活化能.结果表明:缸内直喷汽油发动机排放的颗粒物粒径呈现出双峰变化特征,在30℃水温时,低负荷下以生成积聚模态颗粒物为主,高负荷下以生成核模态颗粒物为主;较低的冷却水温会增加排放的颗粒物数量;点火时刻的推迟能够减少颗粒物的生成;在不同负荷的喷油时刻都存在一个最佳的颗粒物排放点;喷油压力越高,生成的颗粒物数量越少,核模态颗粒物的比例越高;随着负荷增加和冷却水温降低,颗粒物的起燃温度升高,颗粒物的氧化活性降低.     

边界参数对HCCI发动机燃烧影响的模拟研究

为了研究边界参数对柴油均质压燃(HCCI)发动机燃烧过程的影响,应用CHEMKIN化学动力学软件包中的SENKIN程序以及正庚烷(n-heptane)氧化反应简化模型,模拟了不同进气温度、进气压力和当量比等边界参数对HCCI发动机燃烧及排放特性的影响.结果表明,在相同当量比条件下,增压可以拓宽HCCI发动机负荷工况范围,同时保持氮氧化物排放基本不变;过浓或过稀的混合气导致CO排放增加;混合气浓度分层增加NO排放.     

乙醇汽油双燃料双喷射系统发动机经济性和排放特性

在1台汽油缸内直喷(GDI)发动机上添加进气道乙醇喷射(EPI)系统,将其改装为燃料混合比例实时可调的双燃料双喷射系统发动机。将改进的发动机应用于典型城市工况,重点对燃油经济性、微粒数量和质量排放特性进行研究,同时分析燃烧特性和气态常规排放物。研究结果表明:随着进气道乙醇喷射比(质量分数)R_(ethanol)增加,当量比油耗bESFC降低,摩尔乘数效应增强,更多燃烧产物在膨胀行程做功,从而提高有效热效率。碳氢化合物(HC)排放随着R_(ethanol)增加而逐渐降低,不依赖于发动机负荷的变化。各负荷下微粒数量和质量排放均随R_(ethanol)增加而降低。乙醇良好的蒸发特性和较高的含氧量能够抑制碳烟前驱物的生成,增强微粒氧化特性。乙醇与汽油混合形成的共沸点混合物能够增强汽油的挥发性,改善混合气质量,进而降低微粒排放。     

乙醇汽油发动机排放特性研究

在一台JL368Q3多点电喷汽油机上，开展了乙醇汽油（不同掺混比）发动机排放特性的研究，并用GC2010气相色谱仪测量了排气中未燃醇醛的排放浓度．试验结果表明：在发动机运转参数相同的条件下，燃用E10、E20（乙醇的体积分数分别为10％、20％）混合燃料时，发动机的CO和NOx排放有了较好的改善，降幅可分别达到15％和5％，但在高负荷时发动机的HC排放增加；乙醇汽油发动机排气中的醇醛排放随发动机的转速和负荷增加而增加，其中乙醛排放随燃料中乙醇含量的增加而增加；经过三效催化转化后，乙醇汽油发动机的醇醛在大部分工况下可以实现零排放．     

二甲醚均质充量与柴油喷射复合燃烧方式的发动机性能

为了探索二甲醚均质充量对降低发动机的氮氧化物和碳烟排放的有效性,在一台高压共轨增压中冷柴油机上进行了二甲醚均质充量与柴油复合燃烧性能和排放特性研究。试验结果表明:在二甲醚供给量控制在不发生爆震燃烧的前提下,发动机采用复合燃烧方式运转与单独燃烧柴油时的有效热效率相差很小,其中在低负荷时,复合燃烧时的有效热效率比单独燃烧柴油时稍低,但在中大负荷时比单独燃烧柴油时的有效热效率有所提高。复合燃烧时可以大幅降低发动机的氮氧化物排放和碳烟排放。在发动机大负荷工况条件下,对于两种燃烧工作模式,HC和CO排放量数值逐渐接近。     

新型氧化添加剂EGM影响柴油机性能和排放特性的研究

提出了用含氧柴油添加剂EGM降低柴油机碳烟排放的方法，建立了超声波EGM-柴油在线混合装置，在4JB1直喷柴油机上试验研究了含氧添加剂对发动机性能和排放特性的影响。结果表明，在大负荷时随着混合燃料中的EGM增加，碳烟和CO的排放显著降低；对NOx的排放影响很小；在小负荷时HC的排放增加。     

发动机催化燃烧多维数值模拟

将发动机三维CFD程序KIVA-3V与化学动力学程序CHEMKIN Ⅲ及DETCHEM相耦合,模拟了催化燃烧对均质压燃(HCCI)发动机燃烧过程及排放的影响.发动机以甲烷为燃料,其表面和空间氧化反应采用了详细的动力学机理.利用此模型分析了活塞顶催化剂铂(Pt)或铑(Rh)涂层对HCCI发动机着火时刻、缸内温度场及HC、CO、NOx 排放的影响,结果表明催化燃烧会使HCCI发动机着火时刻提前,同时能降低HC、CO的排放,但会提高NOx 的排放;在相同工况下,相比催化剂Pt,催化剂Rh使HCCI发动机着火时刻提前的幅度要大,同时HC的排放要低,但CO及NOx 的排放要高.     

准均质充量压燃发动机低负荷排放性能的试验研究

通过试验研究了引燃油量和进气节流对天然气／柴油双燃料准均质充量压燃(QHCCI)发动机低负荷排放性能的影响．结果表明：在低负荷时适当地增加引燃油量，不但可以降低QHCCI发动机的排放，又可以提高其热效率；适当采用进气节流，可在热效率略有降低的情况下有效地改善QHCCI发动机在低负荷时的排放性能；在增大引燃油量的同时采用一定程度的进气节流对降低QHCCI发动机低负荷排放更为有利．     

MnO_x-Fe_2O_3催化剂低温催化氧化甲醛性能研究

利用共沉淀法合成了一种MnO_x-Fe_2O_3催化剂,该催化剂具有低温氧化甲醛的特点,HCHO完全转化温度为80℃.研究了温度、空速、氧含量、入口HCHO含量对催化剂性能的影响.500h寿命试验发现催化剂活性下降.FTIR表征结果表明碳酸盐化是导致催化剂失活的主要原因.     

Cu-HMS分子筛的合成及对芳烃氧化反应的催化

采用中性模板法于室温下合成了含铜的分子筛Cu-HMS,并以该分子筛为多相催化剂,对温和条件下异丙苯的氧化进行了研究.结果表明,以硝酸铜为铜源的Cu-HMS-3催化剂具有很高的催化活性,异丙苯转化率和过氧化氢异丙苯选择性都很高,分别达39.6%和98.5%.催化剂可以回收使用.另外,以Cu-HMS-3为催化剂对甲苯和乙苯的氧化进行了研究,发现在本实验条件下,甲苯未发生反应,3种芳烃的活性顺序为甲苯乙苯<异丙苯.     

等离子体改性褐煤半焦低温催化氧化脱除NO研究

采用KOH改性-低温等离子体(NTP)活化制备褐煤活性半焦催化剂,用于低温催化氧化NO的研究.考察了KOH改性浓度,低温等离子体活化电压和活化时间对NO脱除效率所带来的影响.研究结果显示,采用该法所制备的催化剂具有较低的灰分以及较好的碘吸附值,催化剂经NTP活化之后表面的碱性官能团增加,有利于催化活性的提高及活性窗口扩宽.经5%KOH改性,在氮气等离子体源、7.5 k V改性电压和1h的改性时间条件下制得的褐煤半焦催化剂具有较高的反应活性,在反应温度为125℃,NO的脱除效率可达47%.     

合成气制备工艺和二甲醚合成工艺的集成

在固定床反应器中,用3种典型的天然气造气工艺制备的合成气制备二甲醚,考察了温度、压力、空速等反应条件对催化剂性能的影响．实验结果表明,由于合成气一步法合成二甲醚是一个体积减小的反应,随着压力的增加,CO转化率增加;随着空速的增加,CO转化率降低;随着温度的升高,CO转化率先增加,达到一定值后,逐渐开始下降．分别用丹麦Topscpe甲醇合成催化剂和国产甲醇合成催化剂制备了DME合成催化剂,对其性能进行比较发现,前者具有较好的低温催化性能．用CH4-Air-H2O-CO2转化工艺制备的合成气,即含氮合成气合成二甲醚在适当增加压力的条件下,可取得较高的CO单程转化率和二甲醚回收率,且天然气的消耗量较少．     

Liquid-phase aerobic oxidation of benzyl alcohol catalyzed by mechanochemically synthesized manganese oxide

Benzyl alcohol oxidation by molecular oxygen using solid manganese oxide as a catalyst and n-heptane as the solvent was studied in the liquid phase. The catalyst was synthesized by a simple mechanochemical process at room temperature and was characterized by different physical methods. The catalyst was highly active and 100% selective for benzyl alcohol conversion to benzaldehyde. The solid catalyst can be recovered from the reaction mixture by simple filtration and can be re-used. We found n-heptane to be an excellent solvent for the oxidation reaction, and that the catalyst did not leach into solution.     

CO在Cu-Mn催化剂上催化氧化本征反应动力学研究

本文采用共沉淀法制备了用于低温CO催化氧化的Cu-Mn催化剂,对其进行了XRD分析和SEM表征,结果表明非晶态催化剂在室温下显示出良好的氧化活性。在50～80℃范围内研究了CO在所制备Cu-Mn催化剂床层上的催化氧化本征反应动力学,同时测定了CO在Cu-Mn催化剂上的催化反应等温线。结果表明,CO在Cu-Mn催化剂床层上的本征反应是一个表面反应控制的一级催化反应,反应的活化能是43.0kJ.mol-1。     

易挥发臭气的催化氧化处理研究

 利用含Ru0.5%的Ru/TiO₂催化剂对典型易挥发臭气乙酸、氨、吡啶进行了催化氧化处理研究.结果表明:催化氧化反应极大地受温度的影响,在160～240℃范围内转化率随温度升高而升高,乙酸、氨、吡啶的最大转化率分别达到100%,85.9%,98.7%.     

Pt/Ba/Ce/γ-Al_2O_3催化剂H_2-NSR性能影响因素的试验分析

将改进的溶胶-凝胶法与等体积浸渍法相结合制备了Pt/Ba/Ce/γ-Al2O3钙钛矿催化剂,研究了其表面性能;采用NOx存储还原循环试验的方法,以氢气为还原剂,研究了还原剂体积分数、还原时间和空速等反应条件,以及以CO2与HC为代表的发动机排气成分对催化剂存储还原特性的影响.结果表明:所制备的Pt/Ba/Ce/γ-Al2O3催化剂具有良好的催化活性及较大的比表面积;在所研究的范围内,不同还原剂体积分数下存在NOx转化率最高的最佳还原时间,而且随着还原剂体积分数增加,最佳还原时间逐渐缩短;还原剂体积分数的增加将会加速NOx的脱附,若还原剂体积分数过高,则会造成部分NOx溢出过快,还原时间不足而引起转化率降低;在7.0×104 h-1的大空速条件下,NOx转化率仍可以保持在86.9%,Pt/Ba/Ce/γ-Al2O3催化剂的空速特性良好;CO2在一定程度上抑制了NOx的存储,影响催化剂的活性,但催化剂容易再生;采用C3H6模拟排气中的HC,其体积分数较低时对H2还原NOx具有抑制作用,当C3H6的体积分数较高时可以促进NOx的还原转化.     

微通道反应器内富氢重整气中CO选择性甲烷化净化

将4Ni-2Ru/ZrO2双金属催化剂均匀涂布到微通道反应器中,运用CO选择性甲烷化方法来净化富氢重整气中的CO。考察了焙烧温度、催化剂的涂布方法和CTAB/Zr的比例对催化剂性能的影响。实验结果表明：CTAB/Zr=0.35、350 ℃焙烧所制备的催化剂表现出良好的低温活性。反应温度240 ℃时可将CO的出口浓度降低到11 ppm,在温度240～300 ℃、空速13000～20000 h-1的范围内CO的转化率都可达99%以上,CO2的转化率不超过7%。     

镧对混合型贵金属尾气净化催化剂性能的影响

催化净化是解决汽车尾气污染的一项关键技术，本文以CO氧化为探针反应，考察了镧对混合型贵金属催化剂反应活性、耐热性能的影响，并探讨了镧的作用机理。结果表明：镧是混合型贵金属尾气净化催化剂的一种性能良好的助剂。