CeO2-ZrO2纸型催化剂的制备及其碳烟催化燃烧活性研究

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1、密级：公开论文类型：应用研究工程硕士学位论文CeO2-ZrO2纸型催化剂的制备及其碳烟催化燃烧活性研究PreparationandSootCatalyticCombustionActivityofCeO2-ZrO2PaperCatalyst培养单位：材料科学与工程学院专业领域：材料工程学生姓名：韩阔校内导师：于刚校外导师：郭朝阳二○一八年六月独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获

2、得石家庄铁道大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：日期：关于论文使用授权的说明本人完全了解石家庄铁道大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅，同意学校将论文加入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》和编入《中国学位论文全文数据库》。本人授权石家庄铁道大学，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。(保密的论文在解密后应遵守此规定)作者签名：

3、日期：导师签名：日期：摘要柴油机因其热效率高、低速转矩大以及功率覆盖面广的优点，正成为车用发动机的主力，但其排放的碳烟颗粒物难消除一直是制约其发展的重要因素。纸型催化剂具有较高的孔隙率，热量和气体传输能力(特别是侧向传输)优异，在碳烟消除方面具有广阔的应用前景。本文采用传统抄纸工艺，以均匀性和连续性较好的CuO@CeO2-ZrO2(CZCu)纤维为基体纤维，配合使用莫来石纤维，研究了成分工艺优化和不同活性组分负载对CeO2-ZrO2(CZ)纸型催化剂催化活性的影响规律。首先，研究了纸浆配方中短切莫来石纤维和铝溶胶最佳用量，从

4、而获取具有优异成型性能、力学性能和催化活性的纸型催化剂。结果表明，随着纸浆中莫来石纤维用量的提高，纸张抗张强度提高，但纸型催化剂碳烟催化燃烧活性逐渐降低；随着纸浆中铝溶胶用量的降低，纸张孔隙率逐渐提高，纸型催化剂碳烟催化燃烧活性逐渐增强。CeO2-ZrO2纸型催化剂的优化配方组成为：CuO@CeO2-ZrO2纤维1份、莫来石纤维1份、木质素纤维0.5~1份、铝溶胶1.1份、聚乙烯醇0.25份。此时，碳烟催化燃烧过程的T10、T50和T90值分别为309℃、396℃和509℃，CO2的选择转化率为96.5%。其次，研究了分别负

5、载8%(wt.%)不同过渡金属氧化物(CuO、MnO2、Co3O4和NiO)活性组分的影响。发现不同活性组分的CeO2-ZrO2纸型催化剂催化碳烟燃烧的活性顺序为：CZ-8CuO>CZ-8MnO2>CZ-8Co3O4>CZ-8NiO。CeO2-ZrO2纸型催化剂分别负载5%、8%、10%和20%(wt.%)CuO活性组分时，当负载量为8%(wt.%)时具有最佳的催化活性，T50值低至372℃，CO2选择转化率达97.7%。最后，研究了负载6%、8%、10%(wt.%)的KNO3活性组分对CeO2-ZrO2纸型催化剂催化活性的

6、影响。发现KNO3可以改善碳烟和催化剂的接触并提供氧化活性位，促进碳烟的催化燃烧。在6%~10%(wt.%)范围内随着KNO3负载量的增多，样品对碳烟的催化燃烧能力不断增强，当KNO3的负载量为10%(wt.%)时，在21%O2/N2气氛中碳烟催化燃烧的T10、T50和T90值分别为293℃、448℃和509℃，CO2的选择转化率为100%。关键词：CeO2-ZrO2；纸型催化剂；工艺优化；活性组分；碳烟催化燃烧AbstractDieselenginehasmanyadvantagessuchashighthermaleff

7、iciency,lowspeedtorqueandwidepowercoverage,whichemergesasthemaincondidateforautomotiveengine.However,theemissionedsootparticlesarehardtoeliminated,andbecomeanimportantfactorthatrestrictsitsdevelopment.Thepapercatalystswithhighporosity,goodheattransferandgasdiffusio

8、ncapacity(especiallyinlateraldirection),givetheprospectofaveryattractiveapplicationinthefieldofsootelimination.Inthispaper,theCeO2-ZrO2(CZ)paperc