柴油车尾气净化催化技术

广州大学化学化工学院

本科学生综合性、设计性实验报告

实验课程 化学工程与工艺专业实验 实验项目 化学工程与工艺专业实验 专 业 精细化工 班 级 08精工 学 号 0813020060 姓 名 赖家雄 指导教师及职称 梁红教授

开课学期 2011 至 2012 学年 第一 学期 时 间 2011 年 11 月 20 日

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柴油车尾气净化催化剂制备、表征及性能测试

化学化工学院 08精工 0813020060 赖家雄

摘要： 本实验通过小组设计方案，制备柴油车尾气净化催化剂及其表征和性能进行

测试。目的是掌握柴油车尾气处理净化催化剂的制备方法，并了解催化剂的制备过程中影响催化剂性能的各种因素；了解催化剂活性测试方法和仪器的构成和使用方法；学会用X-射线衍射仪（XRD）测定催化剂的晶相结构。学会用FT-IR测定催化剂的结构。预习实验报告了解了柴油车尾气的危害，同时了解沉淀法制备催化剂的主要方法，以氧化铝为载体进行制备。

关键词: 柴油车尾气; 危害 ；催化剂制备方法; 温度：数据处理

柴油车排放的污染物主要是颗粒物（PM）和氮氧化

柴油车尾气净化催化剂制备、表征及性能测试

第七小组：赖家雄、田裕昌、黄卫国、邓伟明、李恒、陈鹏

一、实验目的及意义

柴油车排放的污染物主要是颗粒物（PM）和氮氧化物（NOx），还有少量的一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、挥发性烃类有机化合物（VOC）。柴油车排放的污染物和汽油车相比较，汽油车排气中的CO、HC和VOC比较多，柴油车排气中的PM比较多，近年来因机动车所造成的污染日趋严重，对机动车尾气进行治理具有重要意义。综合目前柴油车尾气的处理方法，采用催化燃烧的方法除去颗粒物是目前实现柴油车颗粒物排放控制最为有效和简单的方法，其中催化剂的选择是最为关键的因素。

本实验拟以金属氧化物为活性组分，三氧化二铝（Al2O3）为载体制备柴油车尾气净化催化剂，并了解催化剂制备过程中各种因素对催化剂活性的影响，拟达到如下目的：

1．初步了解和掌握催化剂产品开发的研究思路和实验研究方法； 2．学会独立进行实验方案的设计，组织与实施；

3．了解和掌握催化剂的各种制备方法，催化剂活性评价方法及数据处理的方法； 4．了解催化剂比表面积（BET），X射线粉末衍射（XRD）、程序升温还原（TPR）等的测定方法，了解表征结果与催化剂性能之间的关系。

二、实验原理

柴油车尾气净化催化剂制备、表征及性能测试

第七小组：赖家雄、田裕昌、黄卫国、邓伟明、李恒、陈鹏

一、实验目的及意义

柴油车排放的污染物主要是颗粒物（PM）和氮氧化物（NOx），还有少量的一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、挥发性烃类有机化合物（VOC）。柴油车排放的污染物和汽油车相比较，汽油车排气中的CO、HC和VOC比较多，柴油车排气中的PM比较多，近年来因机动车所造成的污染日趋严重，对机动车尾气进行治理具有重要意义。综合目前柴油车尾气的处理方法，采用催化燃烧的方法除去颗粒物是目前实现柴油车颗粒物排放控制最为有效和简单的方法，其中催化剂的选择是最为关键的因素。

本实验拟以金属氧化物为活性组分，三氧化二铝（Al2O3）为载体制备柴油车尾气净化催化剂，并了解催化剂制备过程中各种因素对催化剂活性的影响，拟达到如下目的：

1．初步了解和掌握催化剂产品开发的研究思路和实验研究方法； 2．学会独立进行实验方案的设计，组织与实施；

3．了解和掌握催化剂的各种制备方法，催化剂活性评价方法及数据处理的方法； 4．了解催化剂比表面积（BET），X射线粉末衍射（XRD）、程序升温还原（TPR）等的测定方法，了解表征结果与催化剂性能之间的关系。

二、实验原理

柴油车尾气净化催化剂制备、表征及性能测试

第七小组：赖家雄、田裕昌、黄卫国、邓伟明、李恒、陈鹏

一、实验目的及意义

柴油车排放的污染物主要是颗粒物（PM）和氮氧化物（NOx），还有少量的一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、挥发性烃类有机化合物（VOC）。柴油车排放的污染物和汽油车相比较，汽油车排气中的CO、HC和VOC比较多，柴油车排气中的PM比较多，近年来因机动车所造成的污染日趋严重，对机动车尾气进行治理具有重要意义。综合目前柴油车尾气的处理方法，采用催化燃烧的方法除去颗粒物是目前实现柴油车颗粒物排放控制最为有效和简单的方法，其中催化剂的选择是最为关键的因素。

本实验拟以金属氧化物为活性组分，三氧化二铝（Al2O3）为载体制备柴油车尾气净化催化剂，并了解催化剂制备过程中各种因素对催化剂活性的影响，拟达到如下目的：

1．初步了解和掌握催化剂产品开发的研究思路和实验研究方法； 2．学会独立进行实验方案的设计，组织与实施；

3．了解和掌握催化剂的各种制备方法，催化剂活性评价方法及数据处理的方法； 4．了解催化剂比表面积（BET），X射线粉末衍射（XRD）、程序升温还原（TPR）等的测定方法，了解表征结果与催化剂性能之间的关系。

二、实验原理

柴油车后处理装置术语

⑴柴油车后处理装置－指安装在柴油车发动机排气系统中，能通过各种理化作用来降低排气中污染物排放量的装置。主要有DOC、DPF和SCR等。

⑵氧化型催化转化器（DOC）－指安装在柴油车发动机排气系统中，能降低排气中CO、THC和颗粒物（PM）中SOF污染物排放量的装置。

⑶颗粒过滤器（微粒捕集器）Diesel Particulate Filter(简称DPF)－指安装在柴油车发动机排气系统中，能降低排气中颗粒物（PM）排放污染物的装置。关键技术在于再生。其通常在上游还串有DOC，因此可同时降低HC、CO和PM三种污染物的排放量。再结合发动机内的冷EGR来降低NOX排放，就可满足排放法规标准对四种排放物的限值要求。此即称之为国Ⅳ机外排放控制后处理的发动机EGR+DPF技术路线。

① 按再生方式分主动再生和被动再生。目前世界范围内主动再生方式主要包括电加热、喷油催化燃烧和柴油燃烧器再生方式。

② 按滤芯表面是否涂有催化剂还可分为DPF和CDPF。

③ 按过滤方式及效率还可分为壁流式WDPF和部分流式PDPF(或称POC)。WDPF的过滤效率稳定在8 5%~99.5%之间；而PDPF(POC)的过滤效率在30%~80%之间，急加速

揭秘大众柴油车作弊软件原理

德国大众（Volkswagen）22 日晚间首度坦承安装作弊软件的柴油车，数量超过1100万辆，远远高于美国官方召回的50 万辆，空污造假丑闻案越演越烈，更延烧到德国、英国、韩国与Volkswagen 最大的市场中国。但《纽约时报》却认为Volkswagen 出包对中国影响不大，为什么会这么认为呢？

中国根本不在乎空气污染管控？

Volkswagen 的“洁净”柴油引擎实际上废气排放超标，在欧盟与美国像滚雪球越滚越大、牵连范围越来越广，但纽时却认为，Volkswagen 重要的市场中国因此受到的冲击较小。

中国的空气品质不佳已是举世所知，例如8 月中独立调查机构Berkeley Earth 的报告直言，在中国因为空气中的PM2.5 浓度高，提高了中国人得心脏病、肺癌的机率，甚至计算出一个相当吓人的结论：平均每天有4,000 名中国人可能死于空污问题引发的疾病。

看完这份报告可能会认为这次Volkswagen 的丑闻，对中国影响没有欧美国家那么大，是因为中国不像欧美国家，并不在乎空污管制。然而纽时发现，Volkswagen 出包对中国的冲击之所以比较小，原因正好跟“中国为拼经济、不在乎空污管制”的印象截然相反。

Volkswag

重型柴油车电控高压共轨系统教程

柴油发动机周围环境的变迁

为了防止全球变暖和降低废气排放，从而减少对人类健康的影响，改善车辆的燃油经济性已成为全世界亟需解决的问题。在欧洲，柴油发动机车辆是很受欢迎的，因为它的燃油经济性较好。另一方面，必须大大降低废气中所含的“氮氧化（NOx）”和“粒子状物质（PM）”，以满足废气法规的要求，而用以改善燃油经济性和降低废气的相关技术也正在积极开发中。

对柴油车辆的要求：

减少废气（NOx、PM、一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）和烟雾）。 改善燃油经济性。·减少噪音。·提高功率输出和驾驶性能。

废气排放法规的变迁（大型车辆柴油法规）

对燃油喷射系统的要求

为了应对施加于柴油车辆的各种要求，燃油喷射系统（包括喷射泵和喷

嘴）起到举足轻重的作用，因为它直接影响到发动机和车辆的性能。其中一些要求是：更高的喷射压力、最佳的喷射率、更高精度的喷射正时控制、更高精度的喷射量控制。因此电控高压共轨柴油机在现今正逐步推广。

共轨系统特性

?共轨系统使用一种称为油轨的蓄压室来存储加压燃油，带电子控制电磁阀的喷油器可将加压燃油喷射到各个气缸中。

?由于发动机控制器控制喷射系统（包括喷射压力、喷射率和喷射正时），所以喷射系统是相对独

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目 录

1 开机预热 ......................................................... 1 2 系统自检 ......................................................... 1

2.1 底盘测功机自检 ................................................................................................................ 1

2.2 烟度计校准 ........................................................................................................................ 1

3 上车检测 ......................................................... 1

3.1 检测方法确认 ................................................

汽车尾气治理中的催 化剂和载体

当氮氧化物和碳氢 化合物在太阳紫外线 的作用下，会产生一 种具有刺激性的浅蓝 色烟雾，其中包含有 臭氧、醛类、硝酸脂 类等多种复杂化合物。 这种光化学烟雾对人 体最突出的危害是刺 激眼睛和上呼吸道黏 膜，引起眼睛红肿和 喉炎。

理想的发动机燃烧与尾气排放汽油 HC

二氧化碳CO2

发动机空气O2 水 H 2O

燃烧的越好CO2的排放就越高

实际的发动机的燃烧与尾气排放二氧化碳CO2

汽油 HC

水 H2O

发动机空气O2

一氧化碳CO 碳氢化合物HC

氮氧化合物NO

催化中的反应 氧化、还原催化转化器 氧化反应：CO+1/2O2→CO2 CxHy+(x+y/4)O2 →xCO2+y/2H2O 还原反应：NO+CO →1/2N2+ CO2 2NO+4H2 → N2+2H2O 4NO+4HC →2N2+2CO2 +H2 水蒸气重整反应：2HC+2H2O→2CO+3H2 水煤气变换反应：CO+H2O →CO2+H2

催化剂的发展1.氧化催化剂(两效0催化剂)和/三效0催化 剂 (TWC) Three Way Catalyst (1)氧化催化剂: 作为第一代催化剂,国外是Pt、Pd氧 化型催化剂。但此类的催化剂只能控制一 氧化碳和碳氢化合物的排

柴油车烟度计说明书

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目录

仪器结构和介绍 ....................................................................................................................... 3 1、 2、 3、

仪器结构示图 ............................................................................................................ 3 仪表和光学平台结构 ................................................................................................ 3 主要部件说明 ...................................................................