汽车尾气催化系统研究状况.doc

汽车尾气催化系统研究状况
单位
简介
研究领域
研究成果
基金项目
卢冠忠
华东理工大学
华东理工大学党委副书记兼副校长，工业催化研究所所长,中国化学会理事和催化专业委员会委员，中国稀土学会常务理事和催化专业委员会常务副理事长，中国稀土协作网副理事长，中国化工教育协会副理事长
催化新材料的设计、制备与催化化学的研究，并开拓在环境保护和有机化工领域中的应用
发表研究论文 200多篇, 申请发明专利15项
国家自然科学基金项目：甲醇脱氢制甲酸甲酯的膜反应器研究;丙烯环氧化稀土－银负载化团簇催化剂研究;环保中若干重要催化过程的基础研究.
上海市科技发展基金：033012001
上海市纳米科技汽车催化剂专项基金：0123nm025
郝吉明
清华大学
清华大学环境科学与工程研究院院长, 中国环境科学学会理事, 中国资源综合利用协会常务理事, 世界工程师组织联合会工程与环境委员会委员, 国家环境保护总局科学顾问委员会委员
颗粒物污染控制, 酸沉降及二氧化硫控制, 机动车污染控制
发表学术论文150余篇,获国家科技进步奖一等奖1项，省部级科技进步一等奖2项，二等奖5项。
国家“863”计划：
2001AA643030

清华大学环境科学与工程研究院基础研究基金
贺泓
中国科学院生态环境研究中心
中国科学院“百人计划”，Catalysis Today编委，中国化学会催化委员会委员
氮氧化物的催化净化机制与应用技术原理；柴油机尾气催化净化应用研究；生物乙醇柴油的应用及其对柴油机尾气排放的影响；室内空气常温催化消毒净化技术；环境催化中的基础科学问题和大气化学中的多相过程
在国内外发表学术论文60余篇，申请和获授权中国发明专利10件，获得杰出青年科学基金
中国科学院百人计划
国家“863”计划：柴油机氮氧化物净化技术
国家自然科学基金：稀燃尾气NOx选择性还原催化剂的结构与性能研究;大气颗粒物对羰基硫的催化氧化作用;污染控制化学;光电催化氧化灭菌消毒净水技术与机制研究;低温选择性催化还原NOx技术及反应机理的研究
王道
北京工业大学
北京工业大学环境与能源工程学院环境科学系主任，中国环境标志产品认证委员会技术委员，北京市化工学会理事
催化作用在环境污染治理方面应用
发表论文96篇，曾获北京市科技进步奖和电子部科技进步奖各一。
北京市自然科学基金：
8032004
北京市教委资助项目：
97051200
王乐夫
华南理工大学
全国化工高教学会常务理事、广东省石油学会常务理事、广东省化工学会常务理事
环境友好催化反应工程与技术，非稳态化学反应工程，膜分离与膜催化
发表学术论文60余篇，获得1988年度国家教委科技进步二等奖
国家自然科学基金：贫燃条件下高抗硫储存-还原型脱NOx的组合催化技术及原位机理研究;同时处理NOX和SOX的新型吸附—催化剂及作用机理研究;膜催化反应的化工基础研究;多相催化丙烯氧化自振荡、强制振荡及耦因动力学研究.
广东省自然科学基金：
980512，030951
广东省科技攻关计划：2KB06601S
2004B33301002
徐春明
石油大学
石油大学副校长
重质油化学与加工
已获省部级科技进步一等奖 3项，二等奖5项，三等奖3项。批准发明专利10项，实用新型专利4项，发表论文 100余篇
国家自然科学基金
教育部支持留学归国人员科学研究及实验室建设重点基金资助项目
黄震
上海交通大学
上海交通大学机械与动力工程学院副院长，长江学者
燃烧控制与环境技术
获省部级科技与教学成果奖励4项，发表学术论文80余篇，2O00年获国家杰出青年科学基金
国家自然科学基金：
燃烧污染与排气净化;
掺气燃油喷射，雾化，燃烧新技术的机理研究;新型低污染二甲醚燃料喷雾特性机理的研究;燃用生物生成乙醇混合燃料的压燃式柴油发动机研究;
燃油喷雾内部废气再循环新构思的研究;城市汽车排放污染机理及其对在大气环污境影响的研究;代用清洁燃料在内燃机中的燃烧特性与控制问题的研究中国博士后科学基金
教育部博士点基金:利用催化的方法同时降低柴油机碳烟微粒和氮氧化物新技术

尾气控制催化在中国的研究现状

一、研究单位介绍
华东理工大学

华东理工大学为直属教育部的全国重点高校，学校进入了国家“211工程”建设行列，是教育部批准建立研究生院的56所高校之一和首批实施自主招生改革的22所高校之一。学校设有化工学院、石油化工学院、生物工程学院、化学与制药学院、药学院、材料科学与工程学院、信息科学与工程学院、软件与信息管理学院、机械与动力工程学院、资源与环境工程学院、理学院、商学院、公共与社会管理学院、文化艺术学院、哲学与政治学院、外国语学院、城市管理学院、中德工学院等18个专业学院。学校学位授权点覆盖理工农医等11个门类、34个一级学科。有51个本科专业，71个硕士授权点、26个博士授权点、15个工程硕士授权领域和工商管理硕士、公共管理硕士专业学位授予权,以及5个博士后流动站。学校现有在校学生近2万人，研究生5550余人(其中博士生783人)，全日本科生14100余人。教职员工3900余人，其中两院院士2名，兼职院士18名，国家“973”计划首席科学家3名，长江学者特聘教授7名，国家级有突出贡献专家10名，国家杰出青年科学基金获得者5名，国家优秀青年教师基金获得者11名。有各类正副高级职称的人员近1000人。4人被评为上海市科技精英，1人被评为上海市青年科技英才，6人入选国家级《跨世纪优秀人才》培养计划，3人入选首批新世纪百千万人才工程国家级人选。
学校建有53个研究所（中心）、8个国家级研究基地，12个省部级研究基地，是全国6所首批建立国家技术转移中心的高校之一。每年承担各类研究课题800多项。从1980年至2004年累计承担的近5000项科研课题中，获奖成果550多项，获国家自然科学奖、国家发明奖及国家科技进步奖36项，获省部委科技进步奖450多项，获得国内外专利400多项。
华东理工大学化学工程学科是国家首批重点学科之一、上海市重中之重学科之一，是国内最早成立的化学工程、化学工艺专业，首批批准的化学工程、化学工艺博士、硕士点，首批博士后流动站，首批工程硕士招生点。学院师资力量雄厚，现有教职员工200多人，中国工程院院士1人，博导19 人，长江学者1人，具有高级职称的占教师总数的72%，有数名对国家有突出贡献的中青年专家及一批获得国家教育部跨世纪人才、上海市科技明星、上海市优秀青年教师等光荣称号的青年教师。近年来获国家级、省部级科技进步奖90余项，专利20余项，近五年出版专着9部、教材16部、译着3部，发表论文1000余篇。
学院主要研究方向：化学反应工程、化工分离工程、传递过程、化工热力学、化工系统模拟与优化、化工新分离技术、动植物有效成分提取技术、材料化学工程、资源与能源化学工程、环境化学工程、绿色化工、煤转化技术，催化反应工程、化工装备技术、石油加工、重质油深度加工、有机化工、碳一化工等。
主要获奖成果：乙烯分离系统优化、年产20万吨甲醇反应器模拟放大、聚酯增容技术、乙苯负压脱氢制苯乙烯、反应注射成型、冶炼厂尾气SO2非定态转化、从碳化母液中解吸脱除CO2的方法与装置、轴径向反应器的开发与应用、氨水碳化装置高效化、大型聚酯反应过程和反应器开发研究、导向浮阀塔板研究与应用、从甘油发酵液中脱除杂质的分离技术、环氧氯丙烷工业装置开发、药用甘油生产技术、环氧丙烷工业装置开发、20MPa氨合成改造、合成氨厂氨氮废水清洁工艺、碳酸二甲酯生产技术、水煤浆制甲醇工艺包等，年社会经济效益30余亿元。

中国科学院生态环境研究中心
中国科学院生态环境研究中心（以下简称中心）始建于1975年，　中心现有职工282名，其中中国科学院院士1名（徐晓白研究员），中国工程院院士2名（汤鸿霄研究员，冯宗炜研究员），博士生导师38名，研究员38名，副研究员和高级工程师59名，中级研究人员52名，初级研究人员89名。中心现设有8个研究室，其中环境水质学实验室为国家重点实验室，系统生态实验室和环境化学与生态毒理学实验室为中国科学院重点实验室，土壤环境研究室为中心和澳大利亚Adelaid大学联合共建实验室。
中心主要研究领域包括环境化学、环境工程和系统生态与生态工程三大研究领域。在环境污染化学、环境水化学和环境分析化学的应用基础研究方面具有相当的积累和明显的优势。在典型化学污染物和生命必需元素在环境中的行为、水化学基础理论、大气臭氧耗损的化学反应过程、形态分析方法研究分离富集技术发展、缩水内醚糖的合成和制备多糖、大骨节病因机理等方面取得了突破性进展。
在环境污染控制和废弃物资源化方面已有多项较为成熟的技术，获国家发明专利，具有推广应用的前景。如：膜技术、汽车尾气净化技术、造纸黑液资源化技术、柠檬酸菌种和后提取技术、生物农药等。
在系统生态学与可持续发展的理论与应用方面，在国际上有一定的影响。提出的社会-经济-自然复合生态系统理论和生态工程的概念，已为国际生态学界所接受。
中心具有环境科学、生态学、环境工程、有机化学、分析化学、经济学等6个学科专业的硕士学位授予权，环境科学、环境工程和生态学专业的博士学位授予权，设有环境科学博士后流动站。1998年被评为中国科学院博士生重点培养基地。已培养博士生152名，硕士生259名，现在读的博士生243名，硕士生75名，25名博士后已出站，有11名博士后在站工作。
中心自1986年建立以来，共发表论文3842篇；完成了大批国家和中国科学院重大研究项目以及国际合作项目，国家863课题8项、攻关专题、子专题2项；获国家杰出青年基金2项、重点基金2项、面上基金22项（含专项基金、青年基金和主任基金）。承担的国家重点科技攻关专题2 项，中科院重要方向项目6项，国家杰出青年科学基金2项、重点基金6项，重大基金课题参加4项，面上基金58项。获国家、中国科学院及省部级以上的科研成果奖共110项。2002年发表论文346篇，其中，SCI论文136篇，国内核心刊物论文186篇，出版专着12本，获授权发明专利7件、实用新型2件，软件登记4件；申报国家发明专利68件、登记软件3件、申请国外专利4件；2001年在SCI刊物上发表论文101篇，居全国科研单位第19位，在国内1447种科技刊物上发表论文210篇，居全国科研单位第10位。
2002年，中心登记重要成果13项，有2项成果获奖，其中"持久性污染物的环境界面化学与控制技术原理"成果获国家自然科学奖二等奖、"环境中硒的形态分析方法"获中国分析测试协会科学技术奖一等奖。国家重点基金项目"中国可持续发展理论体系及发展模式研究"取得显着性进展，"九五"国家科技攻关专题"固相微萃取器的研制与开发"和"九五"院重大项目和院特别支持项目"清洁生产与污染治理的高新技术研究与产业开发"通过验收。

二、主要研究工作及进展

卢冠忠：华东理工大学

1.在CeO2-ZrO2中加入La2O3对改善单Pd三效催化剂性能的作用:浸渍法制备了CeO2-ZrO2-La2O3复合氧化物,用XRD、热分析(TG-DTA,DSC)、BET表面积、H2-TPR等对合成样品进行表征,研究了La2O3的加入对CeO2-ZrO2和单钯Pd/CeO2-ZrO2/γ-Al2O3/蜂窝陶瓷催化剂性能和热稳定性的影响.结果表明,在CeO2-ZrO2-La2Os中,La的存在能促进CeO2-ZrO2固溶体的还原,提高贮氧能力;在Pd/CeO2-ZrO2/γ-Al2O3中加入La有利于提高催化剂的耐热稳定性,阻止γ-Al2O3在高温下的晶相转变,进一步稳定Al2O3的结构,保持其高的表面积.在贵金属Pd的负载量为1 g·L-1的条件下,测定了pd/CeO2-ZrO2-La2O3/γ-Al2O3/蜂窝陶瓷催化剂对CO、C3H8和NOx的三效催化凈化活性.结果表明,在Pd/CeO2-ZrO2/Al2O3/蜂窝陶瓷催化剂中加入La2O3后,能明显地改善催化剂的低温活性和三效催化性能,经1 000℃老化10 h后,CO、C3H8和NOx凈化的起燃温度(T50)分别为330℃、350℃和380℃.（上海市纳米科技汽车催化剂专项基金0123nm025和上海市科技发展基金033012001资助）[1]

2.SO2存在下NO在NiO/γ-Al2O3催化剂上的催化氧化:研究了SO2对NO在NiO/γ-Al2O3催化剂上氧化活性的影响,考察了不同反应温度和不同SO2浓度下的NO氧化脱除率和NO2生成浓度随时间的变化,并用XRD、IR、BET等方法测定了反应前后催化剂的物相结构.结果表明,在150℃时SO2的存在对一段反应时间内NO在催化剂表面上的氧化具有很大的促进作用,SO2在NiO/γ-Al2O3上的适量吸附有效地提高了NO催化氧化的活性,但随着SO2吸附量的增加,催化剂的活性会逐渐衰退.提高反应温度会使催化剂的失活速度加快.（国家自然科学基金九五重点项目29633030资助）.[2]

3. 用TPD研究SO2对NO催化氧化过程的影响:针对活性氧化铝载体及过渡金属氧化物催化剂上SO2增强NO吸附并促进其氧化的实验事实,考察了反应温度对SO2发挥促进作用的影响. 结果发现,在50～250 ℃间存在一适宜的温度范围,能使氧化铝上原本不氧化的NO在SO2气氛中发生氧化. 对氧化铝预吸附不同组成的气体及在不同温度下吸附NO-O2-SO2后进行了TPD研究. 结果表明,SO2的存在对NO氧化吸附生成NO2高温脱附物种有利. 对Co3O4/Al2O3催化剂上吸附SO2-NO2的TPD研究结果显示,SO2先吸附或与NO2共吸附都能使NO2高温物种脱附增强,同时SO2的弱吸附物种转变成强吸附物种或表面硫酸盐物种,意味着弱吸附的SO2能与NO2形成稳定的物种; 而后吸附的SO2竞争占据NO2的吸附位. 推测表面上弱吸附的SO2与NO-O2或NO2之间形成了多分子的活性物种.（国家自然科学基金九五重点项目29633030资助）[3]

4. 氧化共沉淀法制备纳米级铈锆固溶体:采用改进的氧化共沉淀法制备了Ce0.5Zr0.5O2固溶体, 利用XRD和BET测定了其结构和比表面积. 采用H2的程序升温还原(TPR)研究铈锆固溶体的还原特性, 以考察它的低温还原特性. 改进的氧化共沉淀法制备的铈锆固溶体在550 ℃可形成立方相固溶体, 具有较大的比表面积和较小的晶粒度, 同时还具有良好的低温还原特性和较高的热稳定性, 经900 ℃焙烧6 h后比表面积达到34.37 m2*g-1. （上海市纳米科技汽车催化剂专项基金0123nm025和上海市科技发展基金033012001资助）[4]

5. 蜂窝陶瓷载体涂层制备与性能研究:用薄水铝石作为γ-Al2O3的前驱体、CeO2-ZrO2-La2O3、扩孔剂等助剂制备蜂窝陶瓷载体涂层,研究了涂层表观粘度、固含量与载体负载量的关系、组分颗粒在涂层中的粒径分布. 得到了用浸渍法制备蜂窝载体催化剂涂层的规律;发现一浸量＞二浸量＞三浸量;低粘度涂层以小颗粒为主,涂层液颗粒分布为窄分布;高粘度有利于提高载体的负载量,涂层颗粒粒径主要以微米级为主,涂层液颗粒分布为宽分布（上海市纳米科技汽车催化剂专项基金0123nm025资助）.[5]

郝吉明：清华大学

1. 贫燃型汽车尾气NOx的催化凈化:用溶胶-凝胶混合法制备了Al2O3, Ag/Al2O3, Sn/Al2O3, Ga/Al2O3, Co/Al2O3和Pt/Al2O3等催化剂.在相同实验条件下,比较了C3H6在这些催化剂上还原NO的活性,并考察了反应条件对C3H6和CH3OH在Ag/Al2O3上还原NO性能的影响.结果表明,Ag/Al2O3的还原NO活性优于其它催化剂.H2O对Ag/Al2O3催化剂的NO还原具有可逆抑制作用,SO2降低C3H6在Ag/Al2O3上还原NO的活性,但会显著提高CH3OH还原NO的活性.（国家“863”计划资助(2001AA643030))[6]

2. 还原剂对Ag/Al2O3催化剂上NO还原的影响:在富氧条件下,研究了CH4、C3H8、C3H6、C8H18、CH3OH、C2H5OH,以及C3H6与CH3OH、C3H6与C2H5OH组合作还原剂时,在Ag/Al2O3催化剂上NO的还原活性.结果表明,不同碳氢化合物还原NO的活性温度存在较大的差异.SO2的存在会导致CH3OH还原NO的活性提高而其它碳氢化合物还原NO的活性降低.随着还原剂浓度提高,NOx转化率增大,不过,过高的还原剂浓度对NO还原不利.组合使用CH3OH与C3H6或C2H5OH与C3H6作为还原剂,能显著拓宽活性温度范围. （国家“863”计划资助(2001AA643030))[7]

3. Al2O3为载体的催化剂凈化贫燃汽车尾气研究:在富氧条件下,考察了C3H6和C2H5OH在Ag/Al2O3、In/Al2O3、Sn/Al2O3、Co/Al2O3、Pt/Al2O3和Ag/Al2O3+Pt/Al2O3组合催化剂上选择性还原NO的性能.结果表明,Ag/Al2O3具有最高的NO还原活性.在负载型过渡金属氧化物催化剂上,会生成显著量的CO,其HC和CO氧化转化温度也远远高于Pt/Al2O3催化剂.串联组合Ag/Al2O3+Pt/Al2O3催化剂可显著拓宽活性温度范围,促进HC和CO氧化,降低N2O和CH3CHO生成量. （国家“863”计划资助(2001AA643030)) [8]

4. 富氧条件下贵金属催化剂上丙烯选择性还原NO研究:用溶胶-凝胶(Sol-gel)法制备了以γ-Al2O3为载体,以Pt,Pd和Rh等为活性组分的单组分及双组分催化剂,在稀燃汽油机条件下评价了丙烯对NO的选择性催化还原活性.结果表明,在单组分催化剂中,催化剂的活性及顺序为Rh(73％)＞Pt(65％)＞Pd(47％),最高活性对应的温度分别为Pt(225 ℃),Pd(275 ℃)和Rh(375 ℃),N2选择性顺序为Rh,Pd(＞80％)＞Pt(48％),氧化性顺序为Pt＞Rh＞Pd.Sol-gel制备的双组分催化剂中的不同贵金属活性位具有一定的协同效应,可明显拓宽活性温度范围,其中以Pt-Rh组合活性最好.Rh/Al2O3和Pt/Al2O3两种催化剂分层有序填装时,可提高C3H6的利用率,在200～450 ℃范围内,可有效地催化凈化NO. （国家“863”计划资助(2001AA643030)) [9]

5. 镧、铈对Pt, In/Al2O3催化剂选择性还原NO性能的影响:采用溶胶-凝胶法(SG)制备了掺杂少量La或Ce的Pt/Al2O3贵金属催化剂和In2O3/Al2O3氧化物催化剂, 并考察了La或Ce对催化剂的比表面和晶相结构和丙烯在这些催化剂上选择性还原NO的活性. 结果表明, 掺杂少量的La或Ce, 可以改变催化剂的热稳定性, 富氧条件下丙烯选择性催化还原NO的反应中, La或Ce的掺杂对催化活性和催化活性温度窗口没有明显改善. （国家“863”计划资助(2001AA643030)) [10]

6. SO2对Ag/Al2O3催化剂上CH3OH还原NO性能的影响:用溶胶-凝胶混合法制备了Ag负载量为5％的Ag/A12O3催化剂.研究了富氧条件下,SO2对CH3OH在催化剂上还原NO性能的影响.结果表明,反应气不含SO2和H2O时,NO还原活性温度较低,有显著量N2O生成,这被归因为反应过程中,部分氧化态Ag被还原为金属Ag.添加SO2或同时添加SO2和H2O使催化剂活性显著增加,N2O形成受到抑制,而且活性峰值温度提高.XPS分析表明SO2作用后的催化剂表面形成了硫酸盐化合物.（清华大学环境科学与工程研究院基础研究基金资助）[11]

贺鸿：中国科学院生态环境研究中心

1. 富氧条件下氮氧化物的选择性催化还原 I. Ag/Al2O3催化剂上C3H6选择性催化还原NO的性能:利用自行研制的全自动催化剂活性评价装置和原位漫反射红外光谱仪,分别考察了Ag的负载量和形态、氧浓度及水蒸气添加对Ag/Al2O3催化剂上C3H6选择性催化还原NO性能的影响. 结果表明,Ag的最佳负载量为4％～6％,此时粒径为15 nm左右的银簇粒子均匀地分散在Al2O3载体表面. 在GHSV=50 000 h-1和θ=430～550 ℃条件下,4％Ag/Al2O3上NO转化率可达90％以上. 反应过程中有机含氮化合物及NO2的生成,导致NO和NOx转化率间产生差异. 当氧浓度为7％时,催化剂对NO选择性还原的催化活性最高. 水的添加阻碍了活性中间物种NCO及其前驱体的形成,导致催化剂的平均活性下降.(中国科学院百人计划和国家“863”计划资助(2001AA643040))[12]

2. 富氧条件下氮氧化物的选择性催化还原 II. Ag/Al2O3催化剂上含氧有机物选择性还原NOx的性能:富氧条件下分别以含氧有机物甲醇、乙醇、乙醛和乙酸等为还原剂,考察了Ag/Al2O3对NOx选择性催化还原的活性.结果表明,当银负载量为4[％]时,催化剂具有最高的催化活性.在整个实验温度范围内,乙醇较丙烯具有更高的还原NOx的活性,且操作温度范围更宽(300～610℃),NOx脱除率可高达90[％],更加适合柴油机尾气中NOx的凈化.添加10[％]的水可提高乙醇还原NOx的低温活性.随着乙醇浓度的增加,NOx转化率显著提高.在相同的浓度下,甲醇和乙酸还原脱除NOx的效率较低;而乙醛还原脱除NOx的效率与乙醇相当.原位红外光谱研究结果表明,反应过程中生成大量吸附态的烯醇式物种(CH2∶CHO-)是乙醇和乙醛呈现较高还原活性的主要原因.（中国科学院百人计划和国家“863”计划资助(2001AA643010C))[13]

3. Ag/Al2O3选择性催化丙烯还原氮氧化物表面反应机理的原位红外光谱研究:在富氧条件下Ag/Al2O3对以丙烯为还原剂选择性催化还原NOx的反应有很高的催化活性. 本实验成功地利用原位红外光谱分析手段,在真实的催化反应条件下,探讨了丙烯选择性还原NOx的反应机理,证实了催化剂表面反应中间体Al-NCO和Ag-NCO虽在真空中稳定但在实际反应条件下极为活泼.催化剂表面上R-ONO和R-NO2分解成NCO是整个反应的速度控制步骤. 这一结论与在真空系统条件下对其反应机理的研究结果一致,证明了在这一反应体系中两种研究方法的相关性. 同时本实验还从反应机理上探讨了催化剂的水蒸气中毒现象. 水蒸气的存在阻碍了催化剂表面R-ONO和R-NO2的生成,并进一步阻碍了反应的速度控制步骤,即R-ONO和R-NO2向Al-NCO和Ag-NCO的转化,但这是一种完全可逆的暂时中毒现象. 结合相应的催化剂活性评价结果对表面反应机理进行了讨论.(中国科学院百人计划,国家自然科学基金50148018和国家“863”计划资助(2001AA643040))[14]

4. 新型贵金属修饰的Ag/Al2O3催化剂选择性催化还原NOx的催化性能及反应机理:在富氧条件下研究了几种贵金属修饰的Ag/Al2O3催化剂选择性催化还原(SCR)NOx的活性和反应机理.催化活性实验结果表明,在模拟柴油机尾气的实验条件下,5％Ag-0.01％Pd/Al2O3在300～500 ℃范围内显示出很高的NOx转化率,而Pt和Au的添加均使Ag/Al2O3的NOx转化率明显降低.原位漫反射傅里叶变换红外光谱结果显示,添加少量的Pd在反应过程中有利于丙烯部分氧化形成烯醇式(C = CH - O-)活性中间物种,该物种对NO2和NO-3的反应活性很高,能够生成关键中间体异氰酸酯(- NCO),从而加速NOx催化还原反应.(中国科学院百人计划,国家自然科学基金50148018和国家“863”计划资助(2001AA643040)) [15]

5. 富氧条件下Ag/Al2O3和Cu/Al2O3组合催化剂催化C3H6选择性还原Nox的性能: 在全自动催化剂活性评价装置上,考察了富氧条件下Ag/Al2O3和Cu/Al2O3两种催化剂上催化丙烯还原NOx的活性.在实验温度范围(200～650℃)内,Ag/Al2O3具有优异的催化丙烯选择性还原NOx的活性,但同时有大量副产物CO形成.Cu/Al2O3选择性催化丙烯还原NOx的活性不高,却能有效促进CO的氧化在无水条件下,Ag/Al2O3-Cu/Al2O3组合体系具有与Ag/Al2O3相似的脱除NOx活性,同时使CO在300℃以后几乎完全转化.在10％水蒸气存在的情况下,Ag/Al2O3-Cu/Al2O3组合催化剂脱除NOx的活性下降,但水蒸气对CO转化率的影响不大.(中国科学院百人计划和国家“863”计划资助(2001AA643010C))[16]

王道：北京工业大学

1. CO还原NO海泡石铜族金属催化剂的研究：以改性海泡石为载体,负载IB族金属(Cu,Ag,Au),制备CO还原NO的催化剂.用正交实验确定载体海泡石的改性条件.研究考察该催化剂在有氧条件下的催化还原性能,并用XRD、TGA、H2-TPR、BET等对该催化剂进行表征.研究发现,在有氧条件下,IB族金属(Cu,Ag,Au)催化剂中,Cu/海泡石对CO还原NO反应的催化活性最好;Cu负载量为5％、灼烧温度为400℃的催化剂表现出较高的活性;Cu/海泡石催化剂中加入Ce和Sm可以改善催化剂的性能.在实验条件基本相同的情况下,Cu/海泡石的催化活性好于Cu/ZSM-5催化剂.(北京市自然科学基金(8032004))[17]

2. 负载IB族金属海泡石吸附NO性能的研究：采用浸渍法制备了负载IB族元素的系列金属基海泡石,用气相色谱等手段对制得的金属基海泡石对NO的吸附性能进行研究,并且对灼烧温度、金属负载量、分散度和压力等影响因素进行了讨论.实验结果表明,经过酸改性、负载金属后的海泡石对NO的吸附能力比原矿有很大的提高;选择出Cu/海泡石的最佳灼烧温度为300℃,最佳Cu负载量为5[％];并证明在实验条件下Cu/海泡石上的NO吸附符合经验吸附等温式.[18]

3. Ln2O3/γ-MnO2系列催化剂的氧化活性研究：用浸渍法由高活性的电解γ-MnO2制得Ln2O3/γ-MnO2系列催化剂,并考察了其对CO、HC的氧化活性,测定了催化剂的比表面积. 结果表明:Ln2O3/γ-MnO2的氧化活性及其比表面积呈现双峰趋势. [19]

4. 镧、铈比对Pd-TWC性能的协同效应：研究了以宜兴堇青石蜂窝体为载体,γ-Al2O3为洗涂层的La和Ce的催化活性与La、Ce物质量的比例关系;探讨了La、Ce配比对Pd-TWC性能的影响.结果表明,Pd-TWC对汽车尾气中CO、HC、NO的催化活性随La、Ce比的不同而变化,当n(La):n(Ce)=1:4时,催化活性最好,此时,其表面过剩氧量最多;XPS分析表明Ce以+3、+4价共存,且Ce4+所占比例在所有样品中最大,为60％.La、Ce虽为性质相近的稀土元素,但它们在提高Pd-TWC的活性上存在明显的协同效应.(北京市教委资助项目(97051200))[20]

王乐夫：华南理工大学

1. 汽车尾气凈化催化剂Ag-ZSM-5选择性催化还原NO:评价了Ag-ZSM-5分子筛催化剂选择性还原NO的活性,并运用原位漫反射红外光谱研究NO在该催化剂上的选择性还原机理.结果表明,以丙烯为还原剂,有O2(3.6％)存在时,Ag-ZSM-5有良好活性,在773K时NO还原成N2的转化率达68.8％.基于漫反射红外光谱,认为NO还原为N2的过程中,NO以NOx吸附态形式与丙烯的活化物种CxHy或CxHyOz反应,生成有机-氮氧化物(R-NO2或R-ONO)中间体,再进一步反应,最终生成N2;催化剂表面形成有机-氮氧化物是关键步骤,Ag的作用是促进形成NOx,O2 的作用是促进C3H6活化及NO转化成NOx,并且O2是有效产生有机-氮氧化物不可缺少的条件.(国家自然科学基金资助项目(20076017), 广东省科技攻关计划项目(2KB06601S), 广东省环境保护局科技研究开发项目)[21]

2. 贫燃条件下汽车尾气凈化催化剂Ag-SAPO-34湿热6稳定性的研究：为解决贫燃条件下汽车尾气凈化催化剂湿热稳定性差的问题,采用离子交换法把Ag离子交换到耐湿热性好的磷酸硅铝分子筛SAPO-3 4上,制备了有良好湿热稳定性的Ag～SAPO-34分子筛催化剂.研究结果表明:该催化剂经600℃、800℃高温水热处理8h后,活性分别平均降低2.3和5.5.水热处理初始4h时,催化剂活性下降2～5个百分点.随着水热处理时间增加到8～12h,催化剂活性的下降幅度逐渐减少至1～3个百分点,并趋向于稳定.同时,SEN、XRD表征测试结果表明,催化剂的表面形貌和骨架晶格结构在热处理和水热处理前后没有发生大的变化,这是催化剂耐湿热稳定性好的根本原因.(广东省自然科学基金(9805-12))[22]

3. 贫燃条件下汽车尾气凈化铜基催化剂及催化机理的研究：采用具有良好抗湿热稳定性的磷酸硅铝分子筛SAPD-34作载体,制成用于NOx由低碳烃还原的Cu基催化剂,在模拟贫燃汽车尾气条件下,考察了其催化性能,并对反应机理进行了初步的研究.(广东省自然科学基金资助(980512)) [23]

4. SO2和NO在Na-γ-Al2O3上的吸附及相互作用：采用固定床连续流动反应器研究423 K、常压下SO2和NO在Na-γ-Al2O3上的吸附性能.研究表明,不论是否存在O2,低温下Na-γ-Al2O3均能同时或单独吸附SO2和NO,O2提高了Na-γ-Al2O3吸附或同时吸附SO2和NO的能力.SO2和NO在Na-γ-Al2O3上吸附时存在相互作用,NO可以促进SO2的吸附,而SO2对NO吸附的影响是多方面的,一方面, SO2促进NO氧化转化,使NO吸附量增加, 另一方面, SO2促使NO2脱附, 降低了NO吸附量. O2促进了SO2和NO间的相互作用.(国家自然科学基金项目(20476032), 广东省自然科学基金项目(030951), 广东省科技计划项目(2004B33301002))[24]

其它

徐春明：石油大学重质油国家重点实验室

1. 纳米La-Mn-O钙钛矿型氧化物催化剂上柴油机尾气碳颗粒催化燃烧性能的研究：使用柠檬酸络合法合成了纳米级La1-xMxMnO3 (M = Li,Na,K,Rb; x = 0,0.10,0.25)钙钛矿型氧化物.通过X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)和扫描电子显微镜等分析手段对La1?xMxMnO3催化剂进行了表征; 在固定床微型反应器中评价了碱金属部分取代对钙钛矿型氧化物催化剂消除柴油机尾气中碳颗粒的氧化活性.结果表明以碱金属部分取代LaMnO3中的La3+,钙钛矿型氧化物催化剂的氧化能力大大提高,取代量x=0.25时,碱金属K的取代效果最佳,氧化能力最强,碳颗粒与催化剂松散接触时,燃烧温度范围为285～430℃,其与碳颗粒松散接触时的催化活性可与负载贵金属Pt催化剂媲美.(国家自然科学基金(20473053)及教育部支持留学归国人员科学研究及实验室建设重点基金资助项目)[25]

2. 超微粒La-Co氧化物催化剂对柴油机尾气碳黑催化燃烧性能的研究：用有机酸络合法制备了Co3O4,NiCo2O4和LaCo2O4 3种催化剂.通过程序升温氧化反应(TPO)技术对这3种催化剂进行模拟柴油碳黑催化燃烧反应的活性评价.研究发现以Co3O4为活性成分的催化剂能显著降低碳黑燃烧的温度.以Ni和La部分取代Co3O4后形成的复合氧化物NiCo2O4和混合氧化物LaCo2O4能改进Co3O4的氧化活性.但是NiCo2O4不能改进碳黑在松散接触时的燃烧活性; 而混合氧化物LaCo2O4由于形成了超微粒含缺陷的LaCoO3钙钛矿型结构,它具有良好的低温氧化活性和表面原子移动性,因而能显著改进碳黑在松散接触时的燃烧活性.(国家自然科学基金(20473053)及教育部支持留学归国人员科学研究及实验室建设重点基金资助项目)[26]

黄震：上海交通大学

1. 速度分布对三效催化器性能的影响(I)数理模型：描述了三效催化器的流动、传热传质和异相催化过程,分析了催化器的径向热导率的修正方法,比较了尾气分别作为双组分和多组分混合物时对其组分扩散系数的影响,集成了可用于模拟三效催化器的冷起动性能和暖机性能的二维轴对称瞬态模型,模型采用有限容积法求解.该模型可用于仿真和解释一维模型无法做到的流动分布等参数对催化器性能的影响.计算结果和分析在本研究中的第二部分叙述.(教育部博士点基金资助项目(20010248003)) [27]

2. 速度分布对三效催化器性能的影响(II)结果与分析：根据集成模型,通过数值试验研究了载体内的流速分布对三效催化器冷起动性能和暖机性能的影响,并对仿真的速度分布进行了试验验证.速度分布的仿真结果与试验结果吻合良好.对冷起动过程和不同均匀度指数下稳态效率模拟结果表明,流速分布越不均匀,催化剂冷起动的时间越长,冷起动期间的排放量越大; 催化效率由于速度增大,停留时间缩短,随半径减小而下降;对均匀度指数小的速度分布,总的催化效率下降.对预测的温度分布的分析发现,在载体前端面附近区域的载体温度随半径的增大而增加,在后面的区域则相反;流速分布越不均匀,径向的温度梯度越大.(教育部博士点基金资助项目(20010248003))[28]

3. 等离子体辅助La0.9 K0.1 CoO3同时催化去除NOx和柴油机碳烟微粒的试验研究：通过在γ-Al2O3小球上涂覆复合金属氧化物La0.9K0.1CoO3,利用等离子体辅助催化程序升温反应(TPR)技术,对同时催化去除柴油机NOx和碳烟微粒反应进行了研究,并对其化学机理进行了探讨.研究结果证实,在富氧环境中,不论是在催化程序升温还是在等离子体-催化程序升温中,CO2和N2的形成出现在相同的温度范围内.等离子体加强了同时催化去除NOx和碳烟微粒的反应特性,降低了碳烟微粒的燃烧温度,提高了NOx还原为N2的效率,也提高了低温和高温段NOx的分解,从而提高了总的NOx转化效率.(教育部博士点基金资助项目(20010248003), 国家自然科学基金(50376035), GM中国科学研究基金联合资助项目(50222203), 中国博士后科学基金资助项目(2003033300))[29]

参考文献

[1] 蒋平平、卢冠忠、郭杨龙、郭耘、王筠松、张顺海、王幸宜，无机化学学报，2004 Vol.20 No.12    
[2] 赵越、李平、卢冠忠、肖文德、赵秀阁、鲁文质，环境科学学报，2002 Vol.22 No.2
[3] 李平、卢冠忠、赵秀阁、肖文德，催化学报，2003 Vol.24 No.9
[4] 卢冠忠、吴东方、王筠松、郭杨龙、郭耘、蒋平平、张顺海，中国稀土学报，2003 Vol.21 No.z2    
[5] 蒋平平、张顺海、郭杨龙、郭耘、卢冠忠，复旦学报（自然科学版），2003 Vol.42 No.3 
[6] 朱天乐、郝吉明、傅立新、李俊华，北京航空航天大学学报，2004 Vol.30 No.10  
[7] 朱天乐、郝吉明、傅立新、李俊华、刘志明，环境污染治理技术与设备，2004 Vol.5 No.7
[8] 朱天乐、郝吉明、傅立新、王建昕、李俊华、刘志明、崔翔宇，环境科学，2004 Vol.25 No.3 
[9] 程玲琳、朱天乐、傅立新、郝吉明、李俊华，高等学校化学学报，2003 Vol.24 No.11   
[10] 崔翔宇、刘志明、朱天乐、傅立新、郝吉明、李俊华，中国稀土学报，2003 Vol.21 No.z2   
[11]