郭軍武，董麗華，張 麗

(1. 上海海事大學(xué) 商船學(xué)院，上海 201306；2. 上海海事大學(xué) 海洋科學(xué)與工程學(xué)院，上海 201306)

γ-Al2O3對介孔稀土復(fù)合氧化物催化特性的影響研究

郭軍武1，董麗華2，張 麗2

(1. 上海海事大學(xué) 商船學(xué)院，上海 201306；2. 上海海事大學(xué) 海洋科學(xué)與工程學(xué)院，上海 201306)

利用γ-Al2O3替代了60%的Ce/Zr固溶基體，對介孔La/Ce/Zr復(fù)合氧化物進(jìn)行改性。利用ICP分析儀、X射線衍射儀、SEM、比表面儀、激光粒度儀、熱重分析儀等表征技術(shù)對制備得到的催化劑粉體進(jìn)行表征。結(jié)果顯示，活性Al2O3顯著提高了催化劑粉體的比表面積，改善了高溫下的表面燒結(jié)程度，增強(qiáng)了催化劑的熱穩(wěn)定性能并提高了其使用壽命，同時(shí)也增加了催化劑粉體的儲氧能力和對NO的吸附能力，從而提高了催化活性，明顯降低了PM的起燃溫度和最高活性工作溫度，提高了其對NOx的最大還原率。該研究結(jié)果對同時(shí)去除船舶柴油機(jī)排氣污染物PM和NOx具有非常重要的工程應(yīng)用價(jià)值。

氧化鋁；介孔材料；稀土金屬；催化特性

0 引 言

由于常規(guī)條件下PM（Particle matter）的起燃溫度較高以及NOx難以還原，同時(shí)去除船舶柴油機(jī)排氣污染物碳顆粒PM和NOx已經(jīng)成為當(dāng)今研究領(lǐng)域的熱門課題之一。

Yoshida[1]首次提出了用過濾器收集PM在富氧條件下還原NOx的理念，利用自身排放的NOx和PM在富氧環(huán)境中發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成無害的CO2和N2，他對C-O2-NO三組分之間反應(yīng)的可能性進(jìn)行了試驗(yàn)研究和探討，這將成為一種理想的柴油機(jī)后處理技術(shù)。研究證實(shí)，在催化劑作用下，PM的氧化反應(yīng)和NOx的還原反應(yīng)可在相同的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，并且NOx的存在可以降低PM燃燒的活化能，因此在同一催化床上去除PM和NOx具有可行性。目前研究較多的催化劑主要有復(fù)合金屬氧化物、簡單金屬氧化物以及分子篩催化劑等，而且催化活性效果較好的催化劑是復(fù)合金屬氧化物。

復(fù)合金屬氧化物催化體系主要由尖晶石型復(fù)合氧化物催化劑和（類）鈣鈦礦型復(fù)合氧化物催化劑構(gòu)成。Teraoka和Shangguan等[2–7]利用程序升溫反應(yīng)技術(shù)（TPR）對同時(shí)催化去除柴油機(jī)NOx和干碳煙（DS，dry soot）進(jìn)行了一系列研究，在模擬柴油機(jī)排氣環(huán)境下考察了“催化劑－干碳煙”緊密接觸混合物催化反應(yīng)活性，研究表明尖晶石型（AB2O4）和鈣鈦礦型（ABO3）復(fù)合氧化物是比較理想的PM-NOx同時(shí)去除催化劑。

Hong等[8]對Co，Mn和Fe基鈣鈦礦在NO-O2-PM氧化還原反應(yīng)中催化性能進(jìn)行研究，碳煙的起燃溫度由低到高的順序?yàn)镃o＞Mn＞Fe。與尖晶石復(fù)合氧化物相似，A位和B位陽離子的種類及摻雜活性組分類型、摻雜量與鈣鈦礦型復(fù)合氧化物催化劑活性有密切關(guān)系，但只通過替換B位陽離子對改善催化劑性能效果不明顯。

Shibata等[9]和Teraoka等[6]分別用K取代了Fe基和Mn基催化劑，在降低碳煙起燃溫度的同時(shí)提高了N2的選擇性，且都存在最佳取代量。Teraoka等[6]研究的La1-xKxMnO3體系催化劑中，當(dāng)x=0.2和x= 0.25時(shí)催化劑性能最好，Ti約為220 ℃，晶格中的K既提高了催化劑的活性，也改善了催化劑的選擇性。

Liu X等[10]采用羧酸和異丁醇鋁來合成有序介孔氧化鋁，利用表面活性劑的濃度調(diào)節(jié)氧化鋁結(jié)構(gòu)，隨著表面活性劑濃度的增加，比表面積在380～430 m2/g內(nèi)變化，但孔徑較?。?18～510 nm）。

Zhi Liu等[11]研究了雙模板制作的三維有序大孔二氧化鈰與分層孔隙及其作為支持增強(qiáng)的CO氧化催化性能。

Ying Xiao等[12]實(shí)現(xiàn)廣義介孔稀土（RE）氧化物薄膜具有離子兩親性嵌段共聚物模板化結(jié)晶合成。

Kun Wang等[13]研究介孔氧化物的合成。包括，除了氧氣，數(shù)量較大的鋁和較小數(shù)量的磷和至少一個(gè)稀土元素。成分高表面積和良好的熱，水熱穩(wěn)定性，與一個(gè)相對狹窄的孔隙大小分布在介孔范圍內(nèi)。這些成分可能是由熱液共同沉淀方法使用有機(jī)模板劑。這些介孔氧化物可能用作催化劑或作為催化劑的支持，例如，在流化床催化裂解過程。

張海蓉[14]對復(fù)合金屬氧化物同時(shí)催化去除柴油機(jī)排放的NOx和PM做了基礎(chǔ)性的實(shí)驗(yàn)研究。模擬柴油機(jī)排氣環(huán)境，采用程序升溫反應(yīng)技術(shù)，以碳黑模擬柴油機(jī)尾氣中的PM，以復(fù)合金屬氧化物為催化劑，在同一催化床層上使碳黑和NOx互為氧化還原反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)污染物的同時(shí)催化去除。并運(yùn)用多種現(xiàn)代分析技術(shù)，揭示了催化劑結(jié)構(gòu)和性能之間的關(guān)系，分析了催化劑同時(shí)催化去除碳黑和NOx的機(jī)理。

于芳麗[15]分別以硬模板法（HP）和軟模板法（SP）制備的介孔CeO2作為Ag基催化劑的載體，并研究載體制備方法對催化劑結(jié)構(gòu)和CO催化氧化性能的影響。

利用稀土催化劑已經(jīng)有效降低了PM的起燃溫度和提高了NOx的還原率，但還不足以用于船舶柴油機(jī)工程實(shí)踐，主要問題是需要同時(shí)降低PM的起燃溫度，提高NOx還原率，提高稀土催化劑抗老化性能和使用壽命。

本論文研究目的就是要提高稀土催化劑的催化能力，同時(shí)降低PM的起燃溫度，提高NOx還原率，提高稀土催化劑抗老化性能和使用壽命。利用γ-Al2O3熔點(diǎn)溫度高和比表面積高的特性，對鑭鈰鋯復(fù)合氧化物進(jìn)行改性，制備成介孔鑭鈰鋯鋁復(fù)合氧化物，然后研究其對船舶柴油機(jī)排氣污染物碳顆粒PM和NOx催化性能的影響情況，最終實(shí)現(xiàn)本研究目的。

在介孔鑭鈰鋯鋁復(fù)合氧化物粉體的制備過程中，采用相同的溶液濃度、pH值、前驅(qū)物和灼燒溫度等工藝參數(shù)，只需部分改變組分含量，就可以大幅度的改變催化劑物化性能的表達(dá)，如比表面積、復(fù)合晶相的形成、催化性能等，本實(shí)驗(yàn)仍以稀土硝酸鹽為稀土源，NH4HCO3作為沉淀劑，十六烷基三甲基溴化銨作為陽離子表面活性分散劑，在原液中分散懸濁活性Al2O3納米顆粒制備復(fù)合物粉體。

1 制備實(shí)驗(yàn)

所需的催化劑粉體中各組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)之比（La2O3）∶（CeO2）∶（ZrO2）∶（Al2O3）= 5∶24∶11∶60，計(jì)算并稱取所需質(zhì)量的La（NO3）3· 6H2O，Ce（NO3）3·6H2O，Zr（NO3）4·5H2O，NH4HCO3和十六烷基三甲基溴化銨及活性氧化鋁粉體，將稀土硝酸鹽和十六烷基三甲基溴化銨溶于去離子水中，稀土離子總濃度為0.5 mol/L。將碳酸氫銨溶于去離子水，濃度為1 mol/L。2種溶液各在室溫條件下磁力攪拌，充分溶解。利用氨水將NH4HCO3溶液pH值調(diào)至8.5左右。將相應(yīng)質(zhì)量的氧化鋁納米粉體放入稀土硝酸鹽溶液中，并利用超聲波分散儀使氧化鋁粉體均勻分散在溶液中。然后使用恒溫磁力攪拌器，在70 ℃恒溫下向稀土離子溶液中緩慢滴入碳酸氫銨溶液，并持續(xù)磁力攪拌，滴定過量，pH值控制在8～8.5之間。恒溫持續(xù)攪拌反應(yīng)一段時(shí)間后過濾沉淀，使用去離子水洗滌2次，使用無水乙醇再次洗滌，在100 ℃左右烘干1 h，然后放入高溫電阻爐在800 ℃下焙燒4 h，即可得到La/Ce/Zr/Al復(fù)合氧化物粉體，催化劑化學(xué)式為：La0.05Ce0.24Zr0.11O2/（Al2O3）60。

表1 化學(xué)組成定量分析Tab.1 Quantitative analysis of chemical composition

表2 Al2O3改性前后新鮮狀態(tài)的粒徑和比表面積Tab.2 The particle size and specific surface area of the fresh state before and after Al2O3modification

2 物化性能表征分析

催化劑物化性能表征分析儀器如為：激光粒度儀型號Coulter LS-230；比表面儀型號ASAP2100；掃描電鏡型號為JSM-7500F；帕納科XPert Powder，Cu靶，功率3 kW，掃描速度6.25/min，掃描角度10W～80°；熱重分析儀型號日立TG/DTA7200，，溫度范圍為室溫至1 100 ℃，TG檢測范圍±200 mg，敏感度0.2 μg。

2.1 ICP分析

利用活性氧化鋁對LaCeZrO復(fù)合氧化物進(jìn)行改性，取代質(zhì)量分?jǐn)?shù)60%的Ce/Zr，原LaCeZrO中Ce/Zr質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95%，Ce/Zr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為65:30=2.17，按照此比例進(jìn)行Ce/Zr的取代，LaCeZrAlO催化劑中Ce/Zr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為24:11=2.18。表1為利用ICP方法測定的化學(xué)組成及質(zhì)量分?jǐn)?shù)含量，Ce/Zr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為23.71%和11.13%，實(shí)際Ce/Zr組分質(zhì)量比為23.71:11.13=2.13，與設(shè)計(jì)值較為接近，其他各化學(xué)組成的測量值與設(shè)計(jì)值的誤差在2%以內(nèi)，誤差較小，可滿足實(shí)驗(yàn)要求，可按設(shè)計(jì)的質(zhì)量計(jì)量比定義催化劑為La0.05Ce0.24Zr0.11O2/（Al2O3）60，下文簡稱為LCZA。LaCeZrO下文簡稱為LCZ。

2.2 XRD光譜

圖1選取的各衍射峰角度為2θ=29.2，33.5，39.8，46.2，57.4，67.5，78.8。LCZA的物相主要以Ce/Zr的復(fù)合相和Al2O3的單相為主，Ce/Zr復(fù)合物的物相種類與LCZ相似，Al2O3以立方、四方和六方多種晶相類型存在，其中六方八面體晶相的衍射峰值較高，說明Al2O3主要以γ相存在；部分Al3+滲入其它氧化物的晶格中，在2θ=33.5，33.6和78.7附近分別檢測到了LaAlO、CeAlO和ZrAlO的復(fù)合相，立方或四面體結(jié)構(gòu)；在2θ=39.4，46.4，58.0附件檢測到CeAl11O18六方晶相，在2θ=33.8，46.3，處檢測到Zr5Al3O34六方晶相，均為Ce/Zr滲入到Al2O3的六方晶相中形成的復(fù)合相。通過對物相組成的分析發(fā)現(xiàn)，添加氧化鋁后，出現(xiàn)了晶相的相互滲透，Ce/Zr的滲入明顯增強(qiáng)了Al2O3的結(jié)構(gòu)缺陷，雖然出現(xiàn)了少量的四方雜相，但活性氧化鋁的添加了增加了催化劑中復(fù)合相的類型，不同相之間的相互作用增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)缺陷且復(fù)合相主要以立方和六方晶相為主，有利于保持較高的儲氧能力。

2.3 BET和SEM測取比表面積和粒徑

在表2中，γ-Al2O3數(shù)據(jù)自己測取所得。LCZA的粒徑級尺寸為D10=1.23 μm，D50=2.71 μm，D90=7.60 μm，表征平均粒徑的D50值比LCZ降低了8.5%，但D10值上升了35.2%，D90值上升了18.2%，說明LCZA顆粒的晶粒較為粗大，Al2O3的添加在一定程度上促進(jìn)了LCZ晶粒的生長；LCZA的比表面積為120.17 m2/g，比La0.05Ce0.65Zr0.3O2提高了78.4%，摻入Al2O3后催化劑粉體的比表面積明顯上升，說明制備的復(fù)合物粉體良好地引入了Al2O3高比表面的特性，較大的比表面積提升率也說明其孔隙結(jié)構(gòu)分布良好，La/Ce/Zr組分在催化劑的內(nèi)外表面分布均勻，保持了Al2O3的孔隙結(jié)構(gòu)。由此可推斷出，雖然滲入Al2O3后在一定程度上促進(jìn)了晶粒的生長，但可顯著提升粉體的比表面積和改善其表面結(jié)構(gòu)。

圖2（a）中顆粒的平均粒徑較大，但其分布比La0.05Ce0.65Zr0.3O2較為均勻，可能是Al2O3促進(jìn)了La的分散，使La的細(xì)化效果得以均勻分布；圖2（b）中少部分區(qū)域出現(xiàn)燒結(jié)團(tuán)聚現(xiàn)象，但其晶粒粗大和粘接程度低于La0.05Ce0.65Zr0.3O2，其他區(qū)域的晶粒仍保持較小尺寸且分布較為均勻，可能是Al2O3對La/Ce/Zr組分有分散隔離的效果，減少了晶粒之間的粘連，阻止了燒結(jié)團(tuán)聚成塊的發(fā)生。

2.4 儲氧量

添加Al2O3后，催化劑比表面積增長明顯，改善了與氧氣的接觸狀態(tài)，有利于表面吸附。LCZA的儲氧量測定為464 μmol/g，相比于LCZ提升了3.6%。LCZA中作為主要儲氧活性位的Ce/Zr的體含量由質(zhì)量分?jǐn)?shù)95%降到了35%，但其儲氧量卻有所上升，說明Ce/Zr在表面的分布減少并不如此嚴(yán)重，氧化鋁改善了Ce/Zr在催化劑表面的分散情況；另一方面，γ-Al2O3的八面體晶格中存在陽離子缺陷，而與La/Ce/Zr生成復(fù)合氧化物后，各離子在晶格層面相互滲透，形成以立方和六方為主的復(fù)合晶相，可能是Al3+的低價(jià)和氧化鋁的結(jié)構(gòu)缺陷，導(dǎo)致復(fù)合體相中產(chǎn)生了較多的氧空位，增強(qiáng)了晶格氧的遷移，從而提高了催化劑粉體的儲氧能力。由表3數(shù)據(jù)可以推論，γ-Al2O3可改善粉體的表面結(jié)構(gòu)，提高晶格氧的遷移能力，增強(qiáng)催化劑的催化性能。

表3 Al2O3改性前后新鮮狀態(tài)的儲氧量Tab.3 The Oxygen storage of the fresh state before and after Al2O3modification

2.5 抗老化性能

從表4數(shù)據(jù)可知，在高溫環(huán)境下，催化劑的表面發(fā)生了不同程度的燒結(jié)，使得比表面積下降，儲氧能力降低。在1 000 ℃熱老化試驗(yàn)中LCZA的比表面積由新鮮狀態(tài)的120.17 m2/g降低為82.23 m2/g，比表面積降低率為31.6%，仍處于較高比表面積狀態(tài)，說明γ-Al2O3的添加使鑭鈰鋯復(fù)合物在高溫下依然能夠獲得較高的比表面積和表面孔隙結(jié)構(gòu)；儲氧量降低為397μmol/g，降低率為14.4%，仍處于較高值狀態(tài)，相比于LCZ，其OSC降低程度較小，這也說明LCZA表面的活性組分燒結(jié)程度較小。

原因歸結(jié)于γ-Al2O3良好的熱穩(wěn)定性。γ-Al2O3對活性組分的分散效果，雖然晶粒有了一定程度的長大，但La/Ce/Zr晶粒間被γ-Al2O3分隔開來，阻止了燒結(jié)的發(fā)生。因此，Al2O3的添加使得催化劑可1 000 ℃高溫條件下，保持良好的表面結(jié)構(gòu)和儲氧量，使晶粒分布較為均勻，有效抑制了活性組分的燒結(jié)。

2.6 氣體吸附性能

多相催化反應(yīng)中，氣態(tài)反應(yīng)物在催化劑表面的吸附活化是催化反應(yīng)開始的先決條件，形成活化的吸附態(tài)，降低反應(yīng)物的活化能，從而利于反應(yīng)的進(jìn)行。

圖3為Al2O3改性前后催化劑在NO吸附實(shí)驗(yàn)中NO的濃度變化曲線。吸附樣氣為NO+He（其中NO含量為1 000 ppm），NO濃度的降低值即為NO在催化劑粉體表面的吸附量。

表4 Al2O3改性前后熱老化后的比表面積和儲氧量Tab.4 The specific surface area and oxygen storage of the thermal aging state before and after Al2O3modification

從圖3可看出，吸附曲線同樣有2個(gè)下凹區(qū)，粉體的物理吸附和化學(xué)吸附階段NO的吸附能力明顯增強(qiáng)。LCZA的吸附曲線在100 ℃～200 ℃有明顯幅度的下凹，該段吸附曲線低于CeZrO的吸附曲線，說明物理階段LCZA對NO吸附能力增加，主要是由于添加Al2O3后催化劑粉體獲得較高比表面積和良好的表面結(jié)構(gòu)，改善了粉體與NO的接觸條件，使得LCZA的物理吸附能力增強(qiáng)。

隨著持續(xù)加熱升溫，催化劑在熱能作用下活化，開始化學(xué)吸附過程，LCZA的吸附曲線在200 ℃～300℃區(qū)間斜率增大，相比于LCZ的吸附曲線下移明顯，說明其NO的吸附速率較快，每個(gè)溫度點(diǎn)的NO吸附量也增加了。吸附峰明顯下移，最高峰NO吸附率為37.8%，高溫吸附階段曲線突出明顯，說明化學(xué)吸附階段LCZ的NO吸附強(qiáng)度和吸附量都得到了提升。

吸附過程達(dá)到峰值后，NO濃度同樣并未快速回復(fù)到1 000 ppm，回復(fù)階段LCZA的吸附曲線基本處于LCZ吸附曲線的下方，說明在LCZA的吸附過程中同樣出現(xiàn)了NO的離解，且分解程度稍高于LCZ，說明LCZA對NO的活化程度優(yōu)于LCZ。

綜上所述，NO吸附曲線的積分增加，即整個(gè)吸附階段NO的吸附量增加，由此可推斷出Al2O3的添加使得LCZA的NO吸附能力增強(qiáng)。

2.7 TPR催化實(shí)驗(yàn)

圖4為催化劑La0.05Ce0.24Zr0.11O2/（Al2O3）60催化氧化PM和還原NO的程序溫升反應(yīng)的結(jié)果曲線。

在NO和O2氣氛下，柴油機(jī)排氣污染物碳顆粒PM的起燃溫度為305 ℃左右，比非催化燃燒的起燃溫度降低了185 ℃，最高氧化催化活性溫度為510 ℃左右，相比于LCZ，起燃溫度和最高活性溫度都降低了，CO2的最大生成率為77.5%；NO的最大還原率為21.8%。程序加溫到620 ℃后，CO2濃度下降速率放緩，趨于穩(wěn)定，高溫氧化作用增強(qiáng)，在600 ℃～630 ℃區(qū)間內(nèi)NO的濃度也回復(fù)基準(zhǔn)，并保持穩(wěn)定，CO2生成和NO的還原溫度區(qū)間都被拓寬了，說明活性Al2O3的加入，促進(jìn)了催化劑活性的表達(dá)。NO和O2氣氛下的催化前后實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比如表5。

圖5為LCZA在NO，NO2和O2氣氛下催化氧化PM和還原NO及NO2的程序溫升反應(yīng)的結(jié)果曲線。

在LCZA催化作用下，柴油機(jī)排氣污染物碳顆粒PM（Particle Matter）的起燃溫度為280 ℃左右，最高氧化催化活性溫度為490 ℃左右；在非催化情況下PM（Particle Matter）起燃溫度為490 ℃，最高氧化催化活性溫度為706 ℃，而在LCZ催化作用下，PM起燃溫度為320 ℃左右，最高氧化催化活性溫度為510 ℃。

同時(shí)在LCZA催化作用下，CO2的最大生成率為83.6%，NO的最大還原率為25.3%；NO2的最大還原率為58.2%，NO2在低溫段的反應(yīng)活性較好，說明NO2的氧化性較好，低溫環(huán)境下更容易被還原。NOx的濃度降低曲線和CO2的濃度上升曲線是近似匹配的。而在LCZ催化作用下，CO2的最大生成率為72.8%。

在TPR催化實(shí)驗(yàn)中，NO2的存在促進(jìn)了PM（Particle Matter）氧化和NO的還原。有報(bào)道認(rèn)為NO2會與PM反應(yīng)，生成的CO吸附在催化劑表面形成活化的吸附態(tài)[CO]，將氣固接觸轉(zhuǎn)化氣氣接觸，從而有利于NO的催化還原。NO，NO2和O2氣氛下的催化前后實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比如表6所示。

綜上所述，Al2O3的添加促進(jìn)了La/Ce/Zr復(fù)合組分在表面的分散，使表面結(jié)構(gòu)缺陷的復(fù)合相數(shù)量上升，增強(qiáng)了催化劑晶格氧的遷移和NO的吸附活化能力，提高了La/Ce/Zr復(fù)合物對NO的催化去除性能。

表5 NO和O2氣氛下的催化前后實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比Tab.5 Comparison of experimental results before and after catalysis under NO and O2atmosphere

表6 NO和O2氣氛下的催化前后實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比Tab.6 Comparison of experimental results before and after catalysis under NO，NO2and O2atmosphere

3 結(jié) 語

本文利用γ-Al2O3對鑭鈰鋯復(fù)合氧化物進(jìn)行改性，制備成介孔鑭鈰鋯鋁復(fù)合氧化物，然后研究其對船舶柴油機(jī)排氣污染物PM（Particle Matter）和NOx催化性能的影響情況。結(jié)果表明，活性Al2O3提高了介孔鑭鈰鋯復(fù)合氧化物的表面分散度，顯著提高了催化劑粉體的比表面積；活性Al2O3對活性組分的分散效果及自身的熱穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，改善了高溫下的表面燒結(jié)程度，增強(qiáng)了催化劑的熱穩(wěn)定性能，提高了使用壽命；活性Al2O3增加了催化劑與反應(yīng)物之間的接觸可能，形成的復(fù)合相使表面結(jié)構(gòu)缺陷增多，促進(jìn)了儲氧，進(jìn)一步增強(qiáng)了介孔鑭鈰鋯復(fù)合氧化物的NO吸附能力，提高了催化活性，明顯降低了PM的起燃溫度和最高活性溫度。

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Research on the effect of γ-Al2O3for the catalytic properties of mesoporous rare-earth composite oxides

GUO Jun-wu1, DONG Li-hua2, ZHANG Li2
(1. Shanghai Maritime University, Marine Merchant College, Shanghai 201306, China; 2. Shanghai Maritime University, College of Ocean Science and Engineering, Shanghai 201306, China)

A mesoporous La/Ce/Zr composite oxide catalyst was prepared, in whichγ-Al2O3worked as the main modification component to replace 60wt% of Ce/Zr solid solution matrix. The structures and performances of the composite oxide catalyst powder were characterized by ICP analyzer, X-ray Diffraction(XRD), scanning electron microscope(SEM), specific surface analyzer, laser particle size analyzer, thermal gravimetric analyzer(TGA) and other characterization techniques. The results showed that active Al2O3modification significantly increased the catalyst powder specific surface areas and improved the sintering degree of the surface under high service temperature, which enhanced the thermal stability of the catalyst and increased its service life. Meanwhile, the oxygen storage capacity and the adsorption capacity to NO are increased also. These characteristics by the Al2O3modification helped improving the catalytic activity to the reduction of NOx and significantly reducing the ignition temperature and the highest active temperature to PM. The results of this study have an important engineering application value for the simultaneous removal of marine diesel engine exhaust pollutants of PM and NOx.

Al2O3；mesoporous material；rare-earth metal；catalytic properties

TB331

A

1672 – 7619(2017)06 – 0077 – 06

10.3404/j.issn.1672 – 7619.2017.06.016

2016 – 12 – 10

國家自然科學(xué)基資助項(xiàng)目(11272213)；上海市科技創(chuàng)新行動計(jì)劃資助項(xiàng)目(15230501500)

郭軍武(1970 – )，男，博士研究生，副教授，輪機(jī)長，研究方向?yàn)榇靶滦筒牧稀?/p>