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NOx储存-还原(NSR)技术是稀燃条件下消除NOx非常有效的方法。NSR催化剂必须同时具备较好的储存能力和还原性能,才能在稀燃条件下有效地捕集NOx,并在富燃气氛下将其消除。本文选用ZrO2、CeO2和Al2O3做载体,分别负载K2CO3,制备出了Pt-XK2CO3/ZrO2、Pt-XK2CO3/CeO2、Pt-XK2CO3/Al2O3等系列NSR催化剂,对其结构和性能进行了详细的表征,考察了K负载量和载体焙烧温度对K物种分布状态的影响,探讨了K2CO3在NOx储存过程中的作用。活性测试结果表明:Pt-XK2CO3/ZrO2或Pt-XK2CO3/CeO2系列催化剂具有较好的稀燃NOx储存还原活性;K2CO3负载量为15%的催化剂表现出很高的NOx储存量(分别为2.16和2.21mmol/g)和NOx还原转化率(99%)。 XRD,FT-IR,HR-TEM,in-situ DRIFTS和TPD表征测试发现:在室温下K物种是以无定形K2CO3形式存在,而在NOx储存过程中K物种以-OK、K2O和K2CO3三种形式存在并参与反应;K2CO3负载量为15%的样品上表面K2CO3活性物种最多,表现出最佳的NOx储存能力;进一步增加负载量会导致更多的不利于NOx储存的体相K2CO3生成。K2CO3负载量不高于10%时,NOx主要以硝酸盐的形式储存;更高的K2CO3负载量会覆盖部分Pt活性位,降低催化剂对NO的吸附和氧化能力,从而导致单一的亚硝酸盐储存物种的形成。对于Pt-5%K2CO3/CeO2系列催化剂,还考察了载体焙烧温度的影响,NOx储存实验表明:随着载体焙烧温度的提高,NOx储存量先增大后减小,700oC焙烧的载体呈现出最大的NOx储存量。表征测试结果显示:700oC焙烧的载体表面-OH基团较少,K物种主要以有利于NOx储存的表面K2CO3形式存在,储存量最大;提高焙烧温度,载体比表面积急剧降低,不利于K物种分散,形成了颗粒较大的体相K2CO3,因而对储存不利。Pt-XK2CO3/Al2O3系列催化剂的活性测试结果表明:K2CO3负载量为25%的样品具有最高的NOx储存量(2.53mmol/g)和NOx还原活性(99%)。表征结果显示:Al2O3载体酸量较大,K2CO3负载量较少时,易和载体表面的-OH反应形成-OK物种;K2CO3负载量提高至10%时,开始形成表面K2CO3,催化剂Pt-25%K2CO3/Al2O3的表面K2CO3的量最大;进一步增加负载量,导致颗粒较大的体相K2CO3形成,降低了催化剂的NOx储存和还原性能。