海泡石纤维纸催化剂的制备及其碳烟催化燃烧性能研究

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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海泡石纤维纸催化剂的制备及其碳烟催化燃烧性能研究TheFabricationandSootCatalyticOxidationPerformanceofSepiolitePaperCatalyst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：栾昌义校内导师：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，也不包含为获得石家庄铁道大学或其它教育机构

2、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：日期：导师签名：日期：摘要碳烟颗粒物（PM）在较低温度下的催化

3、氧化消除是当前解决大气复合污染问题所面临的重要挑战。相比传统的蜂窝状催化剂，纸型催化剂具有比重小、孔隙率高和气体扩散性能好的优点，在碳烟消除方面具有十分诱人的应用前景。海泡石纤维是一种廉价的链式层状硅酸盐矿物，具有极强的吸附能力和离子交换性能。本文首次采用海泡石纤维为基体纤维构筑海泡石纤维纸催化剂用于碳烟消除，研究了制备工艺和活性组分对催化剂结构和碳烟催化氧化活性的影响。以酸化海泡石纤维为基体，配合使用少量莫来石纤维，聚乙烯醇为有机粘结剂，六偏磷酸钠为分散剂，研究了不同无机粘结剂（铈溶胶、铝溶胶、锆溶胶、水玻璃）对海泡石纤维纸催化剂结构和催化活性的影响。发

4、现使用水玻璃和铈溶胶做为无机粘结剂时纤维表面均产生了球状体，我们认为这样有利于提高催化剂与碳烟的接触程度。而采用锆溶胶和铝溶胶作为无机粘结剂时，基体纤维之间出现结块状物质，而这不利于碳烟与催化剂的充分接触，降低海泡石纤维纸催化剂的催化活性。水玻璃作为无机粘结剂时具有最好的催化活性，Tm为398℃，T10为345℃，T50为398℃，T90为420℃；碳烟催化氧化活性的顺序为：SFP-Si>SFP-Ce>SFP-Zr>SFP-Al。选择莫来石纤维作为配合纤维，通过调整纸型催化剂载体中海泡石纤维与莫来石纤维的配比，制备KNO3负载的海泡石纤维纸催化剂，我们发现

5、随着莫来石纤维用量的提高（0~50%），力学强度得到改善；孔隙率呈先增加后降低趋势，莫来石纤维的用量在20%时孔隙率最高为97.89%；海泡石纤维与莫来石纤维采用不同配比，负载KNO3活性组分中，纸型催化剂对碳烟催化氧化的活性顺序为：SFP-1>SFP-5>SFP-2>SFP-4>SFP-3。随着莫来石纤维用量的增加，催化活性呈先降低后增高的趋势。海泡石纤维占比90%时具有较好的催化活性和力学性质。在海泡石纤维纸载体上负载了重量分数为10%的KNO3和CeO2、Fe2O3、Ce-Fe、Ce-Fe-K活性组分，发现负载不同活性组分的海泡石纤维纸催化剂碳烟催化

6、燃烧活性顺序为：KNO3>Ce-Fe-K>CeO2>Fe2O3>CeO2-Fe2O3。KNO3被认为可以有效的增加表面流动性，改善催化剂与碳烟颗粒物的接触，有助于碳烟及活性组分在纸型催化剂内部的转移。经与碳黑混合研磨后，负载CeO2-Fe2O3-KNO3活性组分的海泡石纤维纸催化剂催化活性明显提高，Tm为378℃。关键词：海泡石纤维；纸型催化剂；无机粘结剂；活性组分；碳烟催化燃烧AbstractTheeliminationofcatalyticoxidationofsootparticles(PM)atlowertemperaturesisanimport

7、antchallengefacingthecurrentsolutiontoatmosphericcompositepollution.Comparedtotraditionalhoneycombcatalysts,paper-typecatalystshavetheadvantagesofsmallspecificgravity,highporosity,andgoodgasdiffusionperformance,whichhaveveryattractiveapplicationprospectsintheeliminationofsoot.Sepi

8、olitefiberisaninexpensivechain-li