La1-xSrxCo0.8Fe0.2O3稀土钙钛矿催化剂NSR性能研究

氮氧化物储存还原（NSR）技术是消除稀燃汽车发动机尾气中NOx的有效手段。本文采用柠檬酸-EDTA络合的溶胶-凝胶法制备了La0.7Sr0.3Co0.8Fe0.2O3催化剂。通过对新鲜和NOx储存后催化剂的TG和H2-TPR表征，确定了储存在催化剂上硝酸盐的最佳还原温度为300oC，在该温度下采用不同的还原剂（CO、C3H6和H2）对储存后催化剂进行了不同时间的还原处理。CO作还原剂时5min就能将储存的硝酸盐的还原，还原速度最快。三种还原剂中，CO的还原能力最强。对催化剂样品进行了60/30min的NOx储存-还原三次循环测试后，只有以CO为还原剂的样品一直保持不断增加的NOx储存量。循环后的XRD表明，CO还原的样品中生成了Sr3Fe2O7化合物，催化剂的钙钛矿结构被部分破坏。然而，多次NOx储存-还原循环过程对催化剂的形貌影响并不明显。预硫化处理后La0.7Sr0.3Co0.8Fe0.2O3催化剂表现了高的抗硫性能。H2-TPR、XPS和EXAFS结果显示，硫化后催化剂中生成了Fe2（SO4）3抑制了相邻Sr位的硫中毒。分别采用高温H2还原和溶液洗涤的方法对硫化后的催化剂进行了脱硫处理，高温还原的方法在有效除去硫酸盐的同时会破坏催化剂的钙钛矿结构。700oC空气氧化再生处理可以恢复催化剂的结构和NOx储存性能，特别是600oC下用10%H2还原后的催化剂再生率达到了100%。通过对La0.7Sr0.3Co0.8Fe0.2O3催化剂NSR循环条件的探索，确定了最佳的实验的条件。但是，La0.7Sr0.3Co0.8Fe0.2O3催化剂本身的De-NOx效率偏低，只有25%左右。与少量贵金属Pt催化剂混合后，钙钛矿催化剂的NOx消除效率提高也不明显。增加Sr的掺杂量（0.4-0.7）后，催化剂的物相仍然以钙钛矿为主，但各催化剂的De-NOx活性有了明显提高，特别是Sr50样品的NOx消除效率达到100%，N2的选择性也是100%。对Sr50催化剂的H2-TPR、O2-TPD和XPS表征结果表明，该催化剂中存在大量的化学吸附氧物种。这些氧物种是NSR循环的活性物种，他们可以在氧化条件下氧化NO同时贫氧条件下从催化剂上脱附活化还原剂，使储存的硝酸盐的得到有效还原。Sr50催化剂拥有很好的抗硫表现，预硫化后不仅具有比较高的NOx储存量和NO-to-NO2转化率，而且De-NOx活性达到了97%，仅比新鲜样品下降3%，而实时通硫测试时NOx转化率仍为100%。