基于粉煤灰的沸石的合成及其在柴油发动机催化转化器中用于NOx减排的实验研究：一项比较分析

《Scientific Reports》：Synthesis of fly ash-based zeolite and experimentation in catalytic converter for NOx reduction on diesel engines: a comparative study

　　

摘要

本研究介绍了如何利用危险的煤灰制备低成本的类ZSM-5沸石材料，并将其作为金属掺杂催化剂用于柴油发动机尾气中氮氧化物（NO_x）的还原。所合成的沸石通过酸处理和水热结晶制备，随后采用离子交换法掺入Cu、Fe和Ce金属。这些催化剂通过SEM、XRF和XRD进行了表征。将金属掺杂的沸石（Fe-ZSM-5、Cu-ZSM-5、Fe–Ce-ZSM-5和Cu–Ce-ZSM-5）涂覆在科迪埃石（cordierite）整体上，并在四冲程CRDI柴油发动机中进行了测试。自制催化转化器（CCs）的性能与商用催化转化器（CCC）进行了比较。结果显示，在满负荷运行条件下，Fe–Ce-ZSM-5和Cu–Ce-ZSM-5的NO_x还原率分别达到了69%和71%，比商用催化转化器的性能高出约7%。所有开发的催化剂均显著降低了碳氢化合物（HC）和一氧化碳（CO）的排放，同时对制动热效率（BTE）的影响极小。研究结果表明，基于煤灰制备的ZSM-5是一种有前景的可持续催化剂载体，适用于柴油尾气后处理应用。