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氮氧化物(总称为NOx)是主要的空气污染物之一,有效消除贫燃条件下的NOx是催化界致力研究的重要课题。本论文利用具有纳米级微孔结构的钙铝石系晶体材料12CaO·7Al2O3(C12A7),首次合成了新型不含贵金属的NOx储存-还原催化剂:C12A7/x%M(M=K,Na,Mg)(其中x%为M在样品中的质量百分数),并发现C12A7/10%K催化剂同时具有良好的NOx储存和还原特性。本工作的重点是研究C12A7/x%K催化剂的NOx储存性能、NO还原性能、抗硫特性、构效关系以及NOx储存-还原机理。此外,对改性的钙钛矿型Ba-Zr-O复合氧化物的NOx储存-还原性能进行了初步研究。主要的研究内容与结果如下: 1.C12A7/x%M系列催化剂的筛选及其NOx储存性能研究 影响C12A7/x%M催化剂的NOx储存能力的主要因素有样品的储氮温度、金属掺杂量及混合气中O2、SO2浓度等。结果表明,C12A7/10%K催化剂在C12A7/x%M系列催化剂中具有最好的NOX储存性能(NSC)及较好的抗硫初活性。C12A7/10%K催化剂最适宜的NOX储存温度范围是400℃~650℃,且在550℃时C12A7/10%K的NOx储存量最大,为183.9μmol/g。C12A7/10%K催化剂的NSC值随着O2浓度(0~4.8%)的增加而增加;SO2浓度(0~150ppm)的增加对C12A7/10%K催化剂的NSC值则无明显影响。 2.C12A7/10%K催化剂的NO还原性能研究 C12A7/10%K催化剂的NO还原性能主要与还原温度、还原剂及混合气组成(如H2、O2、H2O及SO2浓度等)等因素有关。研究证明,C12A7/10%K同时也具有良好的NO还原性能(700℃时NO转化率达到最大值,约70%;600℃时N2选择性最高,约为95%)。用H2做还原剂时,NO转化为N2的最佳温度范围为500℃-700℃。550℃时NO转化率随着H2浓度的升高而增加;N2选择性则是先增加后略有降低;O2浓度越高,NO转化率越高,N2选择性则呈降低趋势。水蒸汽(1.2vol.%)在低于500℃的低温区内对催化剂的活性有明显的抑制作用;而温度高于500℃时,此抑制作用基本上消失。混合气中100ppm SO2的添加对NO的还原性能无明显影响。此外,C3H6作还原剂时与H2相比,起始温度和点