采用浸漬法制備了不同釩負載量的納米級V₂O₅/TiO₂催化劑,通過掃描電鏡（scanning electron microscope,SEM）、X射線衍射儀（X-ray diffractomer,XRD）和傅里葉紅外光譜（Fourier transform infrared spectrometer,FT-IR）測試手段對催化劑的物化特性進行表征。以Printex-U碳黑作為實際發(fā)動機顆粒的替代物,利用熱重分析法探究V₂O₅負載量對催化氧化碳煙活性的影響,并基于Flynn-Wall-Ozawa法定量表征碳煙催化氧化反應過程。研究結果表明:較低釩負載量時,活性組分釩氧物種處于高度分散狀態(tài),基本呈現(xiàn)單層分布。當負載量較高（40%）時,部分釩氧物種開始團聚并以結晶態(tài)析出,催化劑表面出現(xiàn)明顯的柱狀晶結構。隨著釩負載量的增加,在碳煙氧化過程中催化劑活性呈遞增趨勢。在一系列樣品中,負載量20%的V₂O₅/TiO₂催化劑表現(xiàn)出... 

【文章來源】：內(nèi)燃機工程. 2016年04期 北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

由圖３可見，隨著釩負載量的減少，１０２０ｃｍ－１特征峰逐漸減弱且產(chǎn)生漂移現(xiàn)象，

內(nèi)燃機工程２０１６年第４期圖２不同負載量Ｖ２Ｏ５／ＴｉＯ２催化劑的ＸＲＤ譜圖圖３不同負載量Ｖ２Ｏ５／ＴｉＯ２催化劑的ＦＴ－ＩＲ譜圖３Ｖ２Ｏ５／ＴｉＯ２催化劑活性評價３．１不同釩負載量的催化劑活性碳煙催化燃燒可歸為三相反應［１５］，其主要發(fā)生在碳煙顆粒、催化劑活性位和氣態(tài)氧的三相接觸面上，催化劑與碳煙的接觸程度在碳煙的氧化燃燒過程中起著至關重要的作用。高接觸程度可以有效增加碳煙與催化劑活性位的接觸概率，提高催化效率［１６］。然而，實際柴油機排氣條件下的碳煙與催化劑接近于松散接觸狀態(tài)，所以本文中碳煙與Ｖ２Ｏ５／ＴｉＯ２催化劑的混合均采用松散接觸。圖４為不同負載量Ｖ２Ｏ５／ＴｉＯ２催化劑對碳煙氧化作用的ＴＧ與ＤＴＧ譜圖。表１詳細列舉了碳煙失重及氧化過程的特征參數(shù)。本試驗中起燃溫度Ｔｉ定義為試樣反應后失去的質(zhì)量達到試樣總質(zhì)量５％時的反應溫度，Ｔｐ為最大失重速率對應溫度，燃盡溫度Ｔｆ為碳煙氧化結束的溫度。結合圖４和表１可見，在松散接觸狀態(tài)下，釩基催化劑仍表現(xiàn)出良好的催化活性，起燃溫度及峰值溫度等均低于無觸媒狀態(tài)，說明加快了燃燒進程。這是因為固相Ｖ２Ｏ５有較低熔點，在碳煙氧化過程中可形成液相狀態(tài)，同時活性組分Ｖ２Ｏ５在ＴｉＯ２顆粒表面具有良好的表面遷移能力［５－７］，這均有利于改善催化劑與碳煙之間的接觸程度，提高催化活性。圖４不同負載量Ｖ２Ｏ５／ＴｉＯ２催化劑對碳煙氧化作用的ＴＧ與ＤＴＧ

內(nèi)燃機工程２０１６年第４期圖２不同負載量Ｖ２Ｏ５／ＴｉＯ２催化劑的ＸＲＤ譜圖圖３不同負載量Ｖ２Ｏ５／ＴｉＯ２催化劑的ＦＴ－ＩＲ譜圖３Ｖ２Ｏ５／ＴｉＯ２催化劑活性評價３．１不同釩負載量的催化劑活性碳煙催化燃燒可歸為三相反應［１５］，其主要發(fā)生在碳煙顆粒、催化劑活性位和氣態(tài)氧的三相接觸面上，催化劑與碳煙的接觸程度在碳煙的氧化燃燒過程中起著至關重要的作用。高接觸程度可以有效增加碳煙與催化劑活性位的接觸概率，提高催化效率［１６］。然而，實際柴油機排氣條件下的碳煙與催化劑接近于松散接觸狀態(tài)，所以本文中碳煙與Ｖ２Ｏ５／ＴｉＯ２催化劑的混合均采用松散接觸。圖４為不同負載量Ｖ２Ｏ５／ＴｉＯ２催化劑對碳煙氧化作用的ＴＧ與ＤＴＧ譜圖。表１詳細列舉了碳煙失重及氧化過程的特征參數(shù)。本試驗中起燃溫度Ｔｉ定義為試樣反應后失去的質(zhì)量達到試樣總質(zhì)量５％時的反應溫度，Ｔｐ為最大失重速率對應溫度，燃盡溫度Ｔｆ為碳煙氧化結束的溫度。結合圖４和表１可見，在松散接觸狀態(tài)下，釩基催化劑仍表現(xiàn)出良好的催化活性，起燃溫度及峰值溫度等均低于無觸媒狀態(tài)，說明加快了燃燒進程。這是因為固相Ｖ２Ｏ５有較低熔點，在碳煙氧化過程中可形成液相狀態(tài)，同時活性組分Ｖ２Ｏ５在ＴｉＯ２顆粒表面具有良好的表面遷移能力［５－７］，這均有利于改善催化劑與碳煙之間的接觸程度，提高催化活性。圖４不同負載量Ｖ２Ｏ５／ＴｉＯ２催化劑對碳煙氧化作用的ＴＧ與ＤＴＧ

【參考文獻】：
期刊論文
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[2]柴油機尾氣凈化催化劑的最新研究進展[J]. 趙震,張桂臻,劉堅,梁鵬,許潔,段愛軍,姜桂元,徐春明.  催化學報. 2008(03)
[3]復合催化劑NdPW12O40/TiO2的制備、表征及光催化性能[J]. 蔡鐵軍,岳明,王賢文,鄧謙,彭振山,周文輝.  催化學報. 2007(01)
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[5]V2O5/TiO2催化劑表面結構FT-IR發(fā)射光譜研究（Ⅱ）[J]. 李燦,張慧,王開立,辛勤.  物理化學學報. 1994(01)



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