钱叶剑,潘涛,余自洋,等.水热老化对三元催化器理化特性影响的试验研究[J].内燃机工程,2023,44(1):100-108.
水热老化对三元催化器理化特性影响的试验研究
Effect of Hydrothermal Aging on the Physicochemical Properties of Three-Way Catalytic Converter
DOI：10.13949/j.cnki.nrjgc.2023.01.013
关键词:三元催化器  水热老化  理化特性  表征测试分析
Key Words:three-way catalytic converter（TWC）  hydrothermal aging  physicochemical property  characterization test analysis
基金项目:国家自然科学基金项目（51676062）；安徽省科技重大专项项目（202003a05020023）
作者单位E-mail
钱叶剑* 合肥工业大学 汽车与交通工程学院，合肥 230009 qianyjian@163.com 
潘涛* 合肥工业大学 汽车与交通工程学院，合肥 230009 pt_endeavoring@163.com 
余自洋 上汽通用汽车有限公司 广德分公司，广德 242227  
王朝元 合肥工业大学 汽车与交通工程学院，合肥 230009  
谢兆辉 合肥工业大学 汽车与交通工程学院，合肥 230009  
孙豫 合肥工业大学 汽车与交通工程学院，合肥 230009  
位晓飞 合肥工业大学 汽车与交通工程学院，合肥 230009  
孟顺 合肥工业大学 汽车与交通工程学院，合肥 230009  
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摘要:为探究水热老化条件对车用发动机三元催化器（three-way catalytic converter， TWC）理化性质的影响规律，利用快速水热老化试验装置对TWC样品进行了不同温度和不同空速的水热老化处理，并对老化前后的样品进行了N2物理吸附、X射线衍射（X-ray diffraction， XRD）、X射线光电子能谱（X-ray photoelectron spectroscopy， XPS）、透射电子显微镜（transmission electron microscopy， TEM）等微观表征测试分析。试验结果表明：相同老化时间下，随着温度升高，TWC的比表面积急剧减小，孔容降低，孔径增大，CeO2粒径增大，催化器载体的孔道物理结构表现出一定程度的坍塌；提高老化温度，Ce3+相对含量有所降低，储氧能力等化学性质变化明显。相比温度，空速变化对TWC的物理结构影响较小，提高空速，Ce3+相对含量升高，储氧能力增强。在水热老化过程中，温度是TWC性能劣化和失活的主要因素。
Abstract:To investigate the changes of the physicochemical properties of the three-way catalytic converter （TWC） for automotive engines under high temperature hydrothermal conditions， the samples were subjected to hydrothermal aging treatment using a rapid hydrothermal aging device at different temperatures and air velocities， as well as N2 physical adsorption， X-ray diffraction （XRD）， X-ray photoelectron spectroscopy （XPS）， transmission electron microscopy （TEM） and other microscopic characterization tests. The results show that with the increase of temperature the specific surface area decreases sharply， the pore volume decreases， the pore size increases， the CeO2 particle size increases， and the physical structure of the catalytic pore channel shows a certain degree of collapse. By increasing the aging temperature， the chemical properties such as oxygen storage capacity change significantly， which is manifested in the decrease of the relative content of Ce3+. Compared with the temperature， the change of air velocity has less effect on the physical structure of the catalytic converter， and the relative content of Ce3+ increases during the increase of air velocity and the oxygen storage capacity is enhanced. It can be seen that temperature is the main factor of catalytic converter degradation and deactivation during the hydrothermal treatment.
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