《二氧化硫存在下La08K02Mn095Cu005O3催化剂对碳烟的氧化》.pdf

第十六届全国稀土催化学术会议论文集 2009年7月 中国·济南 付名利1龚敬1叶代启1。乐向晖1黄碧纯1 吴军良1梁红2 (1华南1理工大学环境科学与工程学院，广州510006 2广州大学化学化工学院，广州510006) 摘要：利用钙钛矿复合氧化物催化荆Lao．8K02Mno95Cuo．0503氧化模拟碳烟，考 察了预硫化处理及程序升温氧化(TPO)中S02对催化剂性能的影响．采用程序升 温还原(TPR)、傅立叶红外变换光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)等表征方法． XPS测试表明催化剂在0．02％S02气氛中400。C下进行4h的预硫化后0l(02．)转化 为活性氧物种(03，催化剂活性增ha；以及TPO反应气氛中合有低浓度的 S02(O．01％)也可促进催化剂的活性．可能是较高温度下高活性K的存在，有效阻 止了硫酸盐的生成和积累，减少了其对O。的消耗．催化剂在0．02％S02气氛中 300℃下预硫化超过lh以后活性却明显降低；预硫化1．5h后催化剂表面的Ol完 全消耗，01I大大减少，二者都转化为0lII(022-)，其中0I基本消耗完全，导致可 用的氧源枯竭，催化剂活性降低。可能是较低温度下K存在但硫酸盐仍能形成并 逐渐积累，加快了O‘的消耗，引致催化剂TPO活性降低． 关键词：碳烟氧化；钙钛矿催化剂；二氧化硫；表面氧物种：X光电子能谱 中图分类号：X506／X513／)(70l／o“3文献标识码：A文章编号： 前言 钙钛矿型催化剂性能稳定，氧化活性高，热稳定性好，但对还原性和酸性气体不稳定； 有明确的结构，金属物种的氧化态可控，其它元素的协同作j钓较清楚，适合催化剂的分子设 计ll 化剂能表现出最好的催化活性13l。尽管燃油逐渐低硫化，但由于脱硫技术．经济的平衡性， 较长时段内柴油中仍然会含有一定的硫；加之润滑油中也含有硫元素，因而柴油车排气中仍 会含有一定浓度的s02，硫对排气催化剂性能必然会产生影响。一般的，燃油中0．05％(质量 硫0．005％的燃油则对应排气中约0．00015％的S02p刮。为了强化硫的作用，研究中通常采用 较高浓度的S02进行预硫化或者程序升温氧化(TPO)17’。研究发现，关于S02对催化剂的影 响作用有不同发现和认识。硫对催化剂的活性会起抑制作t}}j陋J；本研究的前期工作表明，一 氛下La0gKo2Mn09sCuo 0503的起燃温度降低到288C(TPO)，碳黑的燃烧明显的得到促进； 但S02浓度高于0．05％后活性开始下降Pl。因此，研究硫对排气催化剂性能的影响具有理论 和实际应用意义。鉴于催化剂表面氧物种与催化剂的活性存在较强的依赖关系pJ，那么是否 是因为硫改变了表面氧物种而导致催化剂活性发生改变?这种改变的规律或趋势具体又是 作者简介：付：g,t／(1978．)男，湖南衡阳人，在读博上生，讲师，主要研究领域为机动车排气的催化净化。 广东省社会发展科技项目(20078030102006)广州市属商校科技项日(62008)资助。 第十六属全圉稀土催化学术会议论文集 2009年7月 中国·济南 2Mno95Cu00503通入S02进行预硫化或者TPO反应，关联硫引入 如何?因此本文对La0．8Ko 前后催化剂的氧化性、活性以及表面氧物种。 l实验部分 1．1催化剂制备 溶液，c6H807·H20为原料。用液相法使各组分混合均匀，在恒温磁力搅拌器下加热使其蒸 干成溶胶状，然后置于烘箱在80℃下干燥12h，空气中250℃分解30rain，300℃焙烧30min， 升温至500C继续焙烧30min，最后在700C煅烧6h，冷却后即得‰．890．2Mn095Cuo0503、 LaosKo．2Mno9Cuo103和LaMn03(作参比)。 1．2催化剂活性评价及预硫化 用程序升温氧化(TPO)评价催化剂的活性川(该装置也用于预硫化)。反应管为石英玻璃 管(Di=12mm)。将催化剂和碳黑按质量比为9：l，总质量为300mg在坩埚中搅拌混合后(松 接触)，装入反应管