用于NH_3选择性催化还原NO的非钒基催化剂研究进展

氮化钒基电催化剂的制备及其电催化性能研究氮化钒基电催化剂的制备及其电催化性能研究摘要：电催化剂在能源转换和环境修复等领域具有重要应用价值。

本研究以氮化钒作为基础材料，采用一种合成方法制备了一种新型氮化钒基电催化剂。

通过一系列表征手段（如扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪等），研究了该催化剂的形貌、晶体结构和元素组成，以及其在氧还原反应中的电催化性能。

1. 引言电催化剂的研究是当前能源转换和环境修复领域的热点之一。

高效且低成本的电催化剂对于提高能源转换效率和降低环境污染具有重要作用。

氮化钒作为一种新型电催化剂材料，具有优良的催化性能和良好的稳定性，在氧还原反应中展现出巨大的应用潜力。

因此，对氮化钒基电催化剂的制备和性能研究具有重要意义。

2. 实验方法2.1 氮化钒基电催化剂的制备本研究采用溶胶-凝胶法制备氮化钒基电催化剂。

首先，将适量的钒盐和硝酸铵溶解在乙醇中，随后加入适量的乙二胺。

搅拌反应体系并控制反应时间，使钒离子与乙二胺发生配位反应形成前驱物。

将得到的前驱物经过干燥和高温处理，最终得到氮化钒基电催化剂。

2.2 电催化性能测试利用旋转圆盘电极（RDE）系统，对所制备的氮化钒基电催化剂在氧还原反应中的电催化性能进行测试。

在一定的电位范围内，通过测量电极电流随时间的变化，可以获得氮化钒基电催化剂在不同电势下的反应动力学特性。

3. 结果与讨论3.1 形貌和结构表征通过扫描电子显微镜观察到，制备的氮化钒基电催化剂表面呈现出均匀的纳米颗粒分布。

透射电子显微镜进一步确认了纳米颗粒的形貌和尺寸。

X射线衍射仪分析表明，氮化钒基电催化剂具有明显的晶体结构，符合氮化钒的晶格参数。

3.2 电催化性能研究电催化性能测试结果显示，制备的氮化钒基电催化剂在氧还原反应中表现出较高的活性和稳定性。

在一定的电势范围内，氮化钒基电催化剂对氧气的还原电流密度呈现线性增加趋势，且催化活性较高。

此外，该催化剂还表现出良好的电催化稳定性，经过多次循环测试后，催化活性几乎没有降低。

氨法选择性催化还原（SCR氮氧化物的研究烟气脱氮在中国刚刚起步，而在国外已经发展了很长时间。

为了借鉴国外先进经验，需对国外氨法选择性催化还原（SCR）氮氧化物的现状进行研究。

烟气脱氮技术包括燃烧中脱氮和烟气脱氮两大类。

虽然各种燃烧改进技术可以降低NO x的排放，但在国外为了满足严格的排放标准，烟气脱氮必不可少。

而目前使用烟气脱氮技术最广泛的分为两类：选择性催化还原（SCR）和选择性非催化还原（SNCR），它们的反应机理都是以氨气为还原剂将烟气中NO x还原成无害的氮气和水，两者的主要差别在于SCR使用催化剂，反应温度较低，SNCR不使用催化剂反应温度较高。

表1详细比较了这两种烟气脱氮技术。

由于SCR具有成熟可靠、效率高、选择性好和良好的性价比，在世界各地固定源NO x控制中得到了更为普遍的应用，其中目前使用的SCR数量是SNCR的两倍左右。

SCR除了用于通常的燃煤、燃油、燃气电站外，还应用于垃圾焚烧厂、化工厂、玻璃厂、钢铁厂和水泥厂等。

表1 SCR和SNCR的比较1、SCR反应的化学机理1.1主反应选择性催化还原脱氮（SCR-DeNOX是指有氧情况下且合适的温度范围内还原剂NH在催化剂的作用下将NO有选择地还原为氮气和水，反应式如下：4NH3+4NO+O24N2+6H2O （1-1 ）4NH3+2NO2+O23N2+6H2O （1-2）8NH3+6N O7N2+12H2O （1-3）反应（1-1）在催化剂作用下、250-450 °C、过量氧存在、氨氮比（NH3/NOX 为1情况下反应进行得非常快。

由于典型烟气中NO占NOX勺95%以上，所以NOX兑除主要是以反应(1-1) 式为主。

催化剂选择性主要是在有02勺条件下NH3是被NO氧化，而不是被02氧化(反应(1-4 ))。

有时候选择性还指反应产物，SCI反应是选择性反应生成N2,而非其他的含氮氧化物，如N20 N创N02 SC过程中不希望生成N20 —方面它的生成会降低反应勺选择性，更主要还是因为它是臭氧层破坏气体和温室气体。

南京理工大学科技成果——低温选择性催化还原脱
硝关键技术
成果简介：
课题组利用超氧自由基特性，提出了F掺杂氧化钒/氧化钛低温选择性催化还原脱除NOx的新思路，显著拓宽了SCR活性温度窗口，获得国家“863”计划与国家自然科学基金的纵向研究资助。

在此基础上，课题组研制了模块式F掺杂氧化钒/氧化钛催化剂，在固定源以及移动源脱硝领域取得了一系列突破性的进展，获得多个产学研横向项目的支持，推进了其工业化应用的进程。

模块式催化剂制备线
模块式F掺杂氧化钒/氧化钛
70kW固定源脱硝中试装置100kW移动源脱硝样机技术指标：
NOx脱除效率≥85%；
催化剂活性温度窗口200-400℃；
催化剂使用寿命＞24000h；
催化剂机械强度高于现有商用催化剂。

项目水平：国际先进
成熟程度：中试
合作方式：合作开发、专利许可、技术转让、技术入股。

用于NH3选择性催化还原NO的非钒基催化剂研究进展一、本文概述随着工业化的快速发展，氮氧化物（NOx）排放已成为严重的大气污染问题之一。

其中，氨气（NH3）选择性催化还原氮氧化物（NO）是一种有效的减排技术。

然而，传统的钒基催化剂虽然催化活性高，但存在易中毒、易失活等问题，且钒为有毒元素，不利于环境保护。

因此，开发非钒基催化剂成为当前研究的热点。

本文综述了近年来非钒基催化剂在NH3选择性催化还原NO方面的研究进展，重点介绍了催化剂的活性组分、载体、制备方法以及催化性能等，以期为开发高效、环保的非钒基催化剂提供借鉴和参考。

本文首先回顾了NH3选择性催化还原NO的基本原理和催化剂性能评价指标，然后详细分析了非钒基催化剂的研究现状，包括金属氧化物、分子筛、碳基材料等催化剂体系的最新研究成果。

在此基础上，总结了非钒基催化剂的优势和存在的问题，并对未来的研究方向进行了展望。

本文旨在为相关领域的研究者提供全面的信息，推动非钒基催化剂在NH3选择性催化还原NO领域的进一步发展。

二、非钒基催化剂的种类与特性随着环保要求的日益严格，非钒基催化剂在NH3选择性催化还原NO（SCR）领域的研究日益受到关注。

非钒基催化剂主要分为金属氧化物催化剂、分子筛催化剂和贵金属催化剂等几类，它们各自具有独特的催化特性和应用场景。

金属氧化物催化剂：金属氧化物催化剂是一类重要的非钒基催化剂，常见的包括氧化铁、氧化铜、氧化锰等。

这些催化剂具有较高的催化活性和良好的热稳定性，能够在较宽的温度范围内实现高效的NO还原。

金属氧化物催化剂的制备工艺相对简单，成本较低，因此在实际应用中具有较大的潜力。

分子筛催化剂：分子筛催化剂因其独特的孔道结构和酸性特性，在NH3-SCR反应中表现出良好的催化性能。

常见的分子筛催化剂包括硅铝分子筛、磷酸铝分子筛等。

这些催化剂具有较高的比表面积和孔容，有利于反应物在催化剂表面的吸附和扩散，从而提高催化效率。

同时，分子筛催化剂的酸性可调，可以通过改变其酸性来优化催化性能。

中国重型柴油车后处理技术研究进展单文坡; 余运波; 张燕; 贺泓【期刊名称】《《环境科学研究》》【年(卷),期】2019(032)010【总页数】6页(P1672-1677)【关键词】柴油车; 后处理; 排放控制; 氮氧化物净化; 颗粒物净化【作者】单文坡; 余运波; 张燕; 贺泓【作者单位】中国科学院城市环境研究所中国科学院区域大气环境研究卓越创新中心福建厦门361021; 中国科学院生态环境研究中心环境模拟与污染控制国家重点联合实验室北京 100085【正文语种】中文【中图分类】X511机动车尾气排放是我国大气污染的重要来源，也是造成灰霾和光化学烟雾的重要原因，我国机动车污染防治的重要性和紧迫性日益凸显，而柴油车(尤其是重型柴油货车)尾气污染控制更是亟待解决的问题[1-3]. 根据生态环境部发布的《2019年中国移动源环境管理年报》，仅占我国汽车保有量9.1%的柴油车所排放的NOx(氮氧化物)和PM(颗粒物)分别占汽车排放总量的71.2%和99%以上，其中，重型柴油货车虽然仅占汽车保有量的3.0%，但其NOx和PM排放量却分别占汽车排放总量的49.3%和66.3%，亟须重点控制.柴油车污染控制的主要途径包括燃油和润滑油品质改进、机内净化技术和后处理技术[4]. 我国自2015年全面实施柴油车国Ⅳ标准以来，后处理技术已经成为柴油车尾气污染控制的必备技术. 随着我国柴油车排放标准的不断升级，对各种后处理技术的性能、后处理技术的耦合，以及后处理与整车的系统集成提出了更高的要求，尤其是即将于2020年全面实施的国Ⅵ标准，为我国柴油车污染控制技术带来巨大挑战. 除了柴油车新车污染控制外，由于我国在用柴油车污染问题突出，也需要有针对性地进行污染管控.柴油车的主要污染物为NOx、PM、CO和HC(碳氢化合物). 与汽油车相比，柴油车采用稀燃方式，氧气过量，排气中的CO和HC含量远低于汽油车，因此NOx 和PM是主要污染物[5]. 目前，针对柴油车尾气污染控制发展出的主要后处理技术包括用于控制CO和HC排放的柴油机氧化催化剂(DOC)、用于控制PM排放的柴油颗粒捕集器(DPF)、用于控制NOx排放的选择性催化还原技术(SCR)[6-10]. 该文将针对我国重型柴油车后处理技术的主要研究进展进行综述与展望.1 主要柴油车后处理技术1.1 DOCDOC通常以陶瓷蜂窝为基础负载催化剂，为通流式催化转化器. 催化剂的活性组分一般采用贵金属铂(Pt)或钯(Pb). DOC通常安装在柴油车后处理系统的最前端，利用贵金属组分的催化氧化作用，有效去除尾气中的CO、HC等还原性气态污染物，以及PM中的可溶性有机物(SOF); 同时，DOC还可以将尾气中的NO部分氧化为NO2，为后续的DPF再生和SCR反应提供促进作用[4].目前关于DOC的相关研究，除了关注对CO、HC、SOF的低温起燃能力和对NO 的氧化能力等催化剂活性外，催化剂的热稳定性和抗硫中毒能力也非常重要[6,10]. 贵金属组分在高温条件下容易发生烧结，造成活性位点损失、性能降低，其失活过程是不可逆的. 燃油中含硫量过高，会导致DOC发生硫中毒，并且由于DOC的催化氧化作用，造成尾气中硫酸盐成分增加，导致PM排放升高.1.2 DPFDPF是当前降低柴油车PM排放最为有效的技术. 目前，最常用的是壁流式陶瓷蜂窝捕集器，利用相邻捕集器孔道前后交替封堵，使尾气从壁面穿过，从而实现PM 的截留捕集. DPF的相关研究主要集中在过滤材料和过滤体再生两项关键技术上. 目前，市场上常用的DPF主要以堇青石、碳化硅和钛酸铝为过滤体材料，根据各种材料的特性而应用于不同环境. 为了达到背压与捕集效率的平衡，DPF载体的设计开发非常重要，非对称结构和高孔隙率是重要研究内容.DPF的再生方式主要包括主动再生和被动再生：主动再生采用喷油助燃等方式提供能量，使DPF内部温度达到PM氧化燃烧所需的温度而实现再生；被动再生利用在过滤体表面涂覆催化剂来降低PM燃烧温度，并借助DOC将NO氧化为NO2，通过NO2氧化所捕集的PM提高燃烧效率. 利用催化剂涂层来实现被动再生的DPF也被称为CDPF，其催化剂的开发是重要研究热点[11-15]. 为了使柴油车在所有工况下都可实现DPF的可靠再生，通常需要将主动再生和被动再生结合使用.1.3 SCRSCR是在催化剂的作用下利用还原剂选择性地将NOx还原为N2，从而有效去除NOx. SCR技术根据还原剂的不同，又可分为氨选择性催化还原NOx(NH3-SCR)和碳氢化合物选择性催化还原NOx(HC-SCR)[16-18].自20世纪70年代开始，NH3-SCR技术已经广泛应用于固定源烟气脱硝，并随着排放法规的升级而被引入柴油车尾气NOx控制[5,19]. 由于在柴油车上配备氨水或液氨储罐存在较大的危险性，且对存储设备具有腐蚀性，因而在实际应用中通常使用尿素溶液作为NH3的储存剂，也称作Urea-SCR[20]. 催化剂是NH3-SCR技术的核心，V2O5-WO3/TiO2催化剂在固定源烟气脱硝领域应用多年，并成为第一代柴油车SCR催化剂[21]，但钒基氧化物催化剂存在具有生物毒性、高温稳定性差、操作温度窗口较窄等问题. 为了替代钒基催化剂在柴油车上的应用，研究者开发了Fe基氧化物和Ce基氧化物等非钒金属氧化物催化剂，以及Fe基和Cu基分子筛催化剂[22-27]. 近年来，具有CHA结构的Cu-SSZ-13和Cu-SAPO-34等Cu基小孔分子筛，由于同时具有优异的NH3-SCR催化活性和水热稳定性而受到广泛关注，成为柴油车尾气NOx催化净化的首选[28-31]. 为了保障NOx转化效率，过量的尿素喷射会导致NH3滑失，因此，通常在SCR催化剂后面使用NH3氧化催化剂(AOC)来降低NH3的泄露[10,32].与NH3-SCR相比，HC-SCR可以利用柴油或柴油催化分解/裂解的碳氢化合物为还原剂，无需另行添加还原剂尿素，从而可以大幅度简化SCR后处理系统[18,25,33]. 但目前由于该技术在催化活性和稳定性等方面还存在问题，尚未得到实际应用.2 国Ⅳ和国Ⅴ柴油车后处理技术我国柴油车污染控制标准主要参考了欧洲的相关标准，于2015年全面实施柴油车国Ⅳ标准，自此柴油车需要使用后处理系统进行排放控制，以实现达标排放. 柴油车尾气的两大特征污染物——NOx和PM的形成及浓度存在此升彼降(trade-off)的关系，即努力减少其一却会增加另一种污染物，因此，国Ⅳ柴油车排放控制主要存在两条不同的技术路线，即颗粒物捕集(DPF)技术路线和选择性催化还原(SCR)技术路线. DPF技术路线以机内调整降低柴油车NOx排放，以DPF降低PM排放，主要用于轻型柴油车污染控制；SCR技术路线采用机内调整措施降低PM排放，以SCR技术降低NOx排放，主要用于重型柴油车污染控制. 国Ⅴ阶段虽然排放标准值有所加严，但通过技术升级，我国柴油车污染控制基本上沿用了国Ⅳ阶段的技术路线. 自国Ⅳ阶段开始，SCR技术在我国重型柴油车上实现了批量应用.我国柴油车SCR蜂窝陶瓷载体研究起步较晚，尤其是基于国产原材料的大尺寸载体研发处于空白，使得国外厂家的大尺寸载体占据国内几乎95%的市场，且技术垄断. 科技部“十二五”及“863”计划柴油车团队(现为“十三五”重点研发计划柴油车团队，以下简称“柴油车团队”)在我国首次成功开发了基于国产原材料的大尺寸蜂窝陶瓷载体关键设备与工艺，并设计建造了年产600万升大尺寸载体生产线，实现了国产化.钒基SCR催化剂，因其优异的抗硫中毒能力和低廉的价格，而成为我国国Ⅳ和国Ⅴ阶段重型柴油车尾气NOx排放控制的首选. 传统的固定源烟气脱硝催化剂存在操作温度窗口较窄、高温稳定性较差等问题，需要进行性能改进后才可应用于柴油车尾气净化. 柴油车团队借助量子化学计算方法，从原子水平阐明了钒基SCR催化剂去除NOx的微观基元反应过程，明确了聚合态下钒物种间的耦合作用，缩短了活性位再生的反应路径，并显著降低了决速步能垒. 在理论指导下，成功设计合成出低聚态氧化钒活性中心结构，实现了在低钒负载量下低温SCR活性的显著提升[34]；此外，通过改变催化剂组分的耦合方式，显著提升了其高温稳定性，从而确定了V2O5-WO3TiO2催化剂的最优配方. 在此基础上，通过大量试验研究确定了国产大载体的涂覆成型技术，结合催化剂生产中试研究，最终建立了催化剂工业化生产线[35]. 该产品性能满足我国国Ⅳ和国Ⅴ重型柴油车排放标准，批量供应国内市场和出口车型装配. 此外，柴油车团队研究成果还在其他后处理企业得到推广应用，后处理产品辐射应用于国内主要整车厂.3 国Ⅵ柴油车后处理技术与国Ⅴ标准相比，即将于2020年全面实施的柴油车国Ⅵ标准对NOx和PM排放限值均大幅加严，同时增加了PN限值，对低温工况与整车排放、生产一致性和整车有效寿命提出了明确要求. 国Ⅵ排放限值与现行的欧Ⅵ标准相同，但增加了OBD 永久故障代码、超OBD限值限扭、整车排放、OBD远程监控、排放质保期等要求，这必然对柴油车污染物排放控制带来巨大挑战，因此，需要将不同后处理技术进行耦合，以应对严苛的排放要求.满足国Ⅵ标准的柴油车排放控制的首选技术路线为以燃烧优化等机内净化技术控制原机排放，采用DOC+DPF+SCR+AOC后处理组合技术削减排气中的PM(PN)、NOx等主要污染物(见图1). 在这一组合技术中，DPF再生引发的高温对后置SCR 的水热稳定性提出了更高要求，具有八员环CHA结构的Cu-SSZ-13 分子筛表现出非常优异的NH3-SCR活性和水热稳定性，已实际应用于满足欧Ⅵ标准和US EPA 2010标准的柴油车尾气净化，是我国国Ⅵ阶段的首选SCR催化剂[36-39].柴油车团队通过设计新型模板剂、创新合成方法(一步水热法、固相法等)，实现了具有自主知识产权的Cu-SSZ-13等小孔分子筛NH3-SCR催化材料的快速合成，大幅降低了合成成本，并且开展了催化剂放大生产[40-43]. 在国Ⅵ DPF研究方面，柴油车团队研制了非对称结构DPF成型模具；通过对原料与配方优化促进晶体在片状滑石上定向生长，显著降低了堇青石DPF热膨胀系数；通过复合使用不同形貌的造孔材料增加微孔的连通性，采用粒度分布窄的原材料和造孔材料，制备出窄孔径分布的DPF产品，可以满足低压降、高PN捕集效率的要求.图1 国Ⅵ柴油车后处理系统Fig.1 Aftertreatment system for diesel engine emission control in Chinese Ⅵ要实现国产柴油车国Ⅵ后处理系统全系统匹配应用，需要与发动机的控制系统(ECU)联接并通讯. 目前，柴油发动机的ECU主要被国外公司技术垄断，不开放发动机ECU的通讯逻辑和联接端口. 这一现状阻碍了国产柴油车后处理技术的应用，不利于我国柴油车后处理市场的发展，因此，我国应尽快启动“清洁柴油机”计划，突破柴油发动机及其后处理系统核心控制技术与耦合匹配等短板.4 在用柴油车污染治理技术由于我国柴油车国Ⅳ标准的实施经历了多次推迟，造成没有后处理装置的国Ⅲ柴油车数量巨大，污染物排放占比非常高. 我国国Ⅳ和国Ⅴ重型柴油车虽然安装了SCR后处理系统，但因系统失效、人为屏蔽等问题，导致部分车辆超标排放严重. 在SCR系统失效的情况下，国Ⅴ重型柴油车NOx的排放量可达正常排放量的6～7倍. 由于我国在用柴油车污染问题突出，非常需要有针对性地进行污染管控[3]. 2018年《政府工作报告》明确指出，要“开展柴油货车超标排放专项治理”；在2019年国务院印发的《打赢蓝天保卫战三年行动计划》通知中明确指出，要“推进老旧柴油车深度治理，具备条件的安装污染控制装置、配备实时排放监控终端，并与生态环境部等有关部门联网，协同控制颗粒物和氮氧化物排放”；而2019年《柴油货车污染治理攻坚战行动计划》更是给出了在用柴油车污染治理的具体行动方案.从技术层面看，在用柴油车污染治理主要涉及两个方面的内容：①开发高效的在用柴油车污染控制技术，实现柴油车主要污染物NOx、PM的高效减排；②开发在用柴油车排放在线监管技术，以此有效甄别系统失效、人为篡改、卸除后处理系统等现象及违法行为. 前者是在用柴油车减排的必要条件，后者为减排实施的有力保障.发达国家由于柴油车尾气治理技术研究与应用起步较早，针对老旧柴油车的后处理改造工作也开展得较早[44-47]. 近几年，我国北京市、上海市、南京市等城市也相继开展了在用车后处理改造升级，目前改造工作主要针对国Ⅲ柴油车污染物中的PM，以较为简单易行的DPF技术路线进行改造; 而在用柴油车的双降技术，以及关键的实时在线智能监管技术却成为在用车排放治理改造的短板，亟待推进规模化应用.5 结论与展望a) 我国国Ⅲ及以前柴油车没有安装排放后处理装置，国Ⅳ和国Ⅴ柴油车排放控制主要存在两条不同的技术路线：DPF技术路线主要用于轻型柴油车污染控制；SCR技术路线主要用于重型柴油车污染控制. 自国Ⅳ阶段开始，SCR技术在我国重型柴油车上实现了批量应用.b) 国Ⅵ标准对柴油车的污染排放控制带来了巨大挑战，需要将后处理技术进行耦合，首选采用DOC+DPF+SCR+AOC组合技术削减排气中的PM(PN)、NOx等主要污染物，对各项后处理技术都提出了更为苛刻的要求.c) 除柴油车新车外，我国在用柴油车也需要有针对性地开展污染治理，主要涉及两方面技术内容：①开发高效的在用柴油车污染控制技术，实现柴油车主要污染物NOx、PM的高效减排；②开发在用柴油车排放在线监管技术，有效甄别系统失效、人为篡改、卸除后处理系统等现象及违法行为.d) 满足国Ⅵ及更高排放标准，需要发动机与后处理系统控制技术交叉融合，实现低温下NOx净化效率提升与DPF安全可靠再生. 因此，我国应尽快启动“清洁柴油机”计划，突破柴油发动机及其后处理系统核心控制技术及耦合匹配等短板.参考文献（References）：【相关文献】[1] WU Y,ZHANG S,LI M,et al.The challenge to NOx emission control for heavy-duty diesel vehicles in China[J].Atmospheric Chemistry and Physics,2012,12(19):9365-9379.[2] ZHENG B,TONG D,LI M,et al.Trends in China′s anthropogenic emissions since 2010 as the consequence of clean air actions[J].Atmospheric Chemistry andPhysics,2018,18(19):14095-14111.[3] WU Y,ZHANG S,HAO J,et al.On-road vehicle emissions and their control in China:a review and outlook[J].Science of the Total Environment,2017,574:332-349.[4] 贺泓,翁端,资新运.柴油车尾气排放污染控制技术综述[J].环境科学,2007,28(6):1169-1177.HE Hong,WENG Duan,ZI Xinyun.Diesel emission control technologies:areview[J].Environmental Science,2007,28(6):1169-1177.[5] GRANGER P,PARVULESCU V I.Catalytic NOx abatement systems for mobilesources:from three-way to lean burn after-treatment technologies[J].Chemical Reviews,2011,111(5):3155-3207.[6] DHAL G C,DEY S,MOHAN D,et al.Simultaneous abatement of diesel soot and NOx emissions by effective catalysts at low temperature:an overview[J].Catalysis Reviews：Science and Engineering,2018,60(3):437-496.[7] GUAN B,ZHAN R,LIN H,et al.Review of the state-of-the-art of exhaust particulate filter technology in internal combustion engines[J].Journal of Environmental Management,2015,154:225-258.[8] LEE J,THEIS J R,KYRIAKIDOU E A.Vehicle emissions trappingmaterials:successes,challenges,and the path forward[J].Applied CatalysisB:Environmental,2019,243:397-414.[9] MOHANKUMAR S,SENTHILKUMAR P.Particulate matter formation and its control methodologies for diesel engine:a comprehensive review[J].Renewable & Sustainable Energy Reviews,2017,80:1227-1238.[10] WALKER A.Future challenges and incoming solutions in emission control for heavy duty diesel vehicles[J].Topics in Catalysis,2016,59(89):695-707.[11] CHENG Y,SONG W Y,LIU J,et al.Simultaneous NOx and particulate matter removal from diesel exhaust by hierarchical Fe-doped Ce-Zr oxide[J].ACS Catalysis,2017,7(6):3883-3892.[12] WEI Y,LIU J,ZHAO Z,et al.Highly active catalysts of gold nanoparticles supported on three-dimensionally ordered macroporous LaFeO3 for soot oxidation[J].Angewandte Chemie-International Edition,2011,50(10):2326-2329.[13] WU Q,XIONG J,ZHANG Y,et al.Interaction-induced self-assembly of Au@La2O3 core-shell nanoparticles on La2O2CO3 nanorods with enhanced catalytic activity and stability for soot oxidation[J].ACS Catalysis,2019,9(4):3700-3715.[14] LIU T,LI Q,XIN Y,et al.Quasi free K cations confined in hollandite-type tunnels for catalytic solid (catalyst)-solid (reactant) oxidation reactions[J].Applied CatalysisB:Environmental,2018,232:108-116.[15] WANG X,JIN B,FENG R,et al.A robust core-shell silver soot oxidation catalyst driven by Co3O4:effect of tandem oxygen delivery and Co3O4-CeO2 synergy[J].Applied Catalysis B:Environmental,2019,250:132-142.[16] 贺泓,李俊华,上官文峰,等.环境催化：原理及应用[M].北京:科学出版社,2008.[17] 单文坡,刘福东,贺泓.柴油车尾气中氮氧化物的催化净化[J].科学通报,2014,59(26):2540-2549. SHAN Wenpo,LIU Fudong,HE Hong.Catalytic abatement of NOx from dieselexhaust[J].Chinese Science Bulletin,2014,59(26):2540-2549.[18] 贺泓,刘福东,余运波,等.环境友好的选择性催化还原氮氧化物催化剂[J].中国科学:化学,2012,42(4):446-468.HE Hong,LIU Fudong,YU Yunbo,et al.Environmental-friendly catalysts for the selective catalytic reduction of NOx[J].Scientia Sinica Chemica,2012,42(4):446-468.[19] BUSCA G,LIETTI L,RAMIS G,et al.Chemical and mechanistic aspects of the selective catalytic reduction of NOx by ammonia over oxide catalysts:a review[J].Applied Catalysis B:Environmental,1998,18(12):1-36.[20] KOEBEL M,ELSENER M,KLEEMANN M.Urea-SCR:a promising technique to reduce NOx emissions from automotive diesel engines[J].Catalysis Today,2000,59(34):335-345. [21] 刘福东,单文坡,石晓燕,等.用于NH3选择性催化还原NOx的钒基催化剂[J].化学进展,2012,24(4):445-455.LIU Fudong,SHAN Wenpo,SHI Xiaoyan,et al.Vanadium-based catalysts for the selective catalytic reduction of NOx with NH3[J].Progress in Chemistry,2012,24(4):445-455. [22] 刘福东,单文坡,石晓燕,等.用于NH3选择性催化还原NO的非钒基催化剂研究进展[J].催化学报,2011,32(7):1113-1128.LIU Fudong,SHAN Wenpo,SHI Xiaoyan,et al.Research progress in vanadium-free catalysts for the selective catalytic reduction of NO with NH3[J].Chinese Journal ofCatalysis,2011,32(7):1113-1128.[23] SHAN W,LIU F,YU Y,et al.The use of ceria for the selective catalytic reduction of NOx with NH3[J].Chinese Journal of Catalysis,2014,35(8):1251-1259.[24] BRANDENBERGER S,KRÖCHER O,TISSLER A,et al.The state of the art in selective catalytic reduction of NOx by ammonia using metal-exchanged zeolitecatalysts[J].Catalysis Reviews:Science and Engineering,2008,50(4):492-531.[25] LIU F,YU Y,HE H.Environmentally-benign catalysts for the selective catalytic reduction of NOx from diesel engines:structure-activity relationship and reaction mechanism aspects[J].Chemical Communications,2014,50(62):8445-8463.[26] SHAN W,LIU F,HE H,et al.A superior Ce-W-Ti mixed oxide catalyst for the selective catalytic reduction of NOx with NH3[J].Applied CatalysisB:Environmental,2012,115116:100-106.[27] LIU F,SHAN W,LIAN Z,et al.The smart surface modification of Fe2O3 by WOx for significantly promoting the selective catalytic reduction of NOx with NH3[J].Applied Catalysis B:Environmental,2018,230:165-176.[28] SHAN W,SONG H.Catalysts for the selective catalytic reduction of NOx with NH3 at low temperature[J].Catalysis Science & Technology,2015,5:4280-4288.[29] DEKA U,LEZCANO-GONZALEZ I,WECKHUYSEN B M,et al.Local environment and nature of Cu active sites in zeolite-based catalysts for the selective catalytic reduction of NOx[J].ACS Catalysis,2013,3(3):413-427.[30] BEALE A M,GAO F,LEZCANO-GONZALEZ I,et al.Recent advances in automotive catalysis for NOx emission control by small-pore microporous materials[J].Chemical Society Reviews,2015,44(20):7371-7405.[31] BORFECCHIA E,BEATO P,SVELLE S,et al.Cu-CHA:a model system for applied selectiveredox catalysis[J].Chemical Society Reviews,2018,47(22):8097-8133.[32] WANG F,MA J,HE G,et al.Nanosize effect of Al2O3 in AgAl2O3 catalyst for the selective catalytic oxidation of ammonia[J].ACS Catalysis,2018,8(4):2670-2682.[33] HE H,ZHANG X,WU Q,et al.Review of AgAl2O3-reductant system in the selective catalytic reduction of NOx[J].Catalysis Surveys from Asia,2008,12(1):38-55.[34] HE G,LIAN Z,YU Y,et al.Polymeric vanadyl species determine the low-temperature activity of V-based catalysts for the SCR of NOx with NH3[J].ScienceAdvances,2018,4:4637.[35] LIU F,SHAN W,PAN D,et al.Selective catalytic reduction of NOx by NH3 for heavy-duty diesel vehicles[J].Chinese Journal of Catalysis,2014,35(9):1438-1445.[36] GAO F,PEDEN C H F.Recent progress in atomic-level understanding of CuSSZ-13 selective catalytic reduction catalysts[J].Catalysts,2018,8:23.[37] WANG J,ZHAO H,HALLER G,et al.Recent advances in the selective catalytic reduction of NOx with NH3 on Cu-Chabazite catalysts[J].Applied CatalysisB:Environmental,2017,202:346-354.[38] KWAK J H,TONKYN R G,KIM D H,et al.Excellent activity and selectivity of Cu-SSZ-13 in the selective catalytic reduction of NOx with NH3[J].Journal of Catalysis,2010,275(2):187-190.[39] SCHMIEG S J,OH S H,KIM C H,et al.Thermal durability of Cu-CHA NH3-SCR catalysts for diesel NOx reduction[J].Catalysis Today,2012,184(1):252-261.[40] REN L,ZHU L,YANG C,et al.Designed copper-amine complex as an efficient template for one-pot synthesis of Cu-SSZ-13 zeolite with excellent activity for selective catalytic reduction of NOx by NH3[J].Chemical Communications,2011,47(35):9789-9791.[41] XIE L,LIU F,REN L,et al.Excellent performance of one-pot synthesized Cu-SSZ-13 catalyst for the selective catalytic reduction of NOx with NH3[J].Environmental Science & Technology,2014,48(1):566-572.[42] WU Q,MENG X,GAO X,et al.Solvent-free synthesis of zeolites:mechanism andutility[J].Accounts of Chemical Research,2018,51(6):1396-1403.[43] SHAN Y,SHI X,DU J,et al.SSZ-13 synthesized by solvent-free method:a potential candidate for NH3-SCR catalyst with high activity and hydrothermal stability[J].Industrial & Engineering Chemistry Research,2019,58(14):5397-5403.[44] HAUGEN M J,BISHOP G A.Long-term fuel-specific NOx and particle emission trends for in-use heavy-duty vehicles in California[J].Environmental Science &Technology,2018,52(10):6070-6076.[45] PREBLE C V,CADOS T E,HARLEY R A,et al.In-use performance and durability of particle filters on heavy-duty diesel trucks[J].Environmental Science &Technology,2018,52(20):11913-11921.[46] HAUGEN M J,BISHOP G A,THIRUVENGADAM A,et al.Evaluation of heavy-and medium-duty on-road vehicle e missions in California′s south coast airbasin[J].Environmental Science & Technology,2018,52(22):13298-13305.[47] 王燕军.柴油车减排国外实践经验[J].交通建设与管理,2016(22):96-101.。

柴油机后处理技术的研究进展王谦;周明星;亓平;韩晓静;王保义【摘要】选择性催化还原技术SCR和氮氧化物存储催化还原技术NSC是当前主流的降低柴油机NOx排放的后处理技术.为此,详细阐述了两种技术的反应机理、系统组成和工作过程,提出了系统在实际应用中存在的问题并给出了相应的解决方案.最后,提出了一种实用新型的组合技术可以改善SCR系统在低温工况下转化效率低的问题.【期刊名称】《农机化研究》【年(卷),期】2012(034)003【总页数】5页(P212-216)【关键词】柴油机;选择性催化还原;氮氧化物存储催化还原;氮氧化物【作者】王谦;周明星;亓平;韩晓静;王保义【作者单位】江苏大学能源与动力工程学院,江苏镇江212013;江苏大学能源与动力工程学院,江苏镇江212013;江苏大学能源与动力工程学院,江苏镇江212013;江苏大学能源与动力工程学院,江苏镇江212013;江苏大学能源与动力工程学院,江苏镇江212013【正文语种】中文【中图分类】TK421.50 引言柴油机以良好的动力性、燃油经济性和耐久性等优点在众多领域得到了广泛的应用，尤其是近年来柴油轿车也得以迅速发展[1-2]。

但是由于柴油机自身燃烧的特点也带来了大量的排放污染物，成为巨大的环境污染源。

面对我国即将实施的国Ⅳ法规，单独依靠发动机内部净化措施已无法满足排放物限值的要求，必须同时采用柴油机后处理技术方能达到更为严格的标准[3]。

目前，国内后处理技术基本处于起步阶段，各发动机制造商和整车厂主要依靠引进国外成熟的后处理技术进行产品的升级。

目前，主流的降低NOx排放的后处理技术主要有选择性催化还原技术(SCR)和氮氧化物存储催化还原技术(NSC)，本文主要介绍了这两种技术的研究进展。

1 选择性催化还原技术(SCR)选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction)技术是目前可以同时改善燃油经济性和降低NOx排放的后处理技术[4]，具有巨大的市场推广潜力。

重庆南开中学高2024级高二(下)开学考试化学第Ⅰ卷(单选题)本卷共14题，每题3分。

共42分，下列各题四个选项中只有一个选项符合题意，请选出，不选、多选或错选不给分。

1.下列设备工作时，将化学能转化为电能的是ABCD锂离子电池硅太阳能电池电饭煲风力发电器A.AB.BC.CD.D2.巴西奥运会期间，工作人员误将“84”消毒液与双氧水两种消毒剂混用，发生反应：22NaClO H O =+22O NaCl H O ↑++，导致游泳池藻类快速生长，池水变绿。

下列叙述正确的是A.次氯酸钠的电离方程式为NaClO Na ClO -++B.2H O 的空间填充模型为C.可表示35Cl -，也可表示37Cl -D.过氧化氢的电子式为3.下列关于工业生产说法不正确的是A.工业上用电解熔融氧化物的方法制金属镁和铝B.氯碱工业中使用阳离子交换膜防止副反应的发生C.钢铁防腐蚀可用化学方法在其表面进行发蓝处理D.工业制备硫酸时在吸收塔中使用浓硫酸吸收三氧化硫4.砷化镓(GaAs)是优良的半导体材料，可用于制作太阳能电池。

3AsCl 是合成GaAs 的原料之一，其中Ga 与Al 同族，As 与N 同族。

下列叙述正确的是A.电负性：Cl Ga As >> B.3AsCl 中含有σ键C.3AsCl 分子为平面三角形D.基态Ga 和As 原子的未成对电子数相同5.2Li O -电池比能量高，可用于汽车、航天等领域。

电池反应式为：2222Li O Li O + 放电充电，放电时，下列说法不正确的是A.Li 在负极失去电子 B.2O 在正极发生还原反应C .阳离子由正极移向负极D.Li 电极不能直接与水溶液接触6.A N 为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是A.标准状况下，22.24LSO 溶于水，溶液中3HSO -、23SO -和2SO 的微粒数之和小于A0.1NB.向2FeI 溶液中通入适量2Cl ，当有21molFe +被氧化时，转移电子总数一定等于A3N C.电解精炼铜时，以待精炼铜作阳极，以纯铜作阴极，当阳极有64gCu 转化为2Cu +时，电路中通过的电子数为A 2N D.2428gC H 与2N 混合物中π键的数目为A N 7.下列物质制取、储存和用途与盐的水解有关的是①实验室配制4FeSO 溶液时加入少量铁粉②3NaHCO 和()243Al SO 混合溶液可用作泡沫灭火剂③草木灰与铵态氮肥不能混合施用④实验室盛放23Na CO 溶液的试剂瓶不能用磨口玻璃塞⑤少量的硫酸铁溶于水能吸附水中悬浮杂质A.②③④⑤B.①②④C.①②③⑤D.③④⑤8.以反应()[]222424Cu H O 4Cl CuCl ()4H O ΔH 0()蓝黄+--⎡⎤++>⎣⎦为例，探究影响平衡移动的因素。