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合金结构钢:SCr440
执行标准: JIS G
对应国产牌号:40Cr
对应美国牌号:5140是最常用的合金结构钢,抗拉强度、屈服强度及淬透性均比40号钢高,但焊接性有限,有形成裂纹的倾向。用于较重要的调质零件,如交变负荷下工作的零件、中等转速和中等负荷的零件。表面淬火后可作负荷和及耐磨性较高、而无很大冲击的零件,如齿轮、套筒、轴、曲轴、销子。
●化学成份:
碳 C :0.38~0.43硅 Si:0.15~0.35
锰 Mn:0.60~0.90
硫 S :允许残余含量≤0.030
磷 P :允许残余含量≤0.030
铬 Cr:0.13-0.16
镍 Ni:允许残余含量≤0.25
铜 Cu:允许残余含量≤0.030
●力学性能:
抗拉强度 σb (MPa):≥980(100)
屈服强度 σs (MPa):≥785(80)
伸长率 δ5 (%):≥9
断面收缩率 ψ (%):≥45
冲击功 Akv (J):≥47
冲击韧性值 αkv (J/cm²):≥59(6)
硬度 :≤207HB
试样尺寸:试样毛坯尺寸为25mm
●热处理规范及金相组织:
热处理规范:淬火850℃,油冷;回火520℃,水冷、油冷。
●交货状态:以热处理(正火、退火或高温回火)或不热处理状态交货,交货状态应在合同中注明。
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技术支持:Cu-Ce改性USY分子筛的低温NH_3-SCR性能的研究--《浙江大学》2014年硕士论文
Cu-Ce改性USY分子筛的低温NH_3-SCR性能的研究
【摘要】:氮氧化物(NOx)是引起光化学烟雾、酸雨和温室效应等一系列环境问题的主要污染物,随着机动车数量的增加和工业的迅速发展,NOx排放量日益增多,必将引起生态和环境的严重恶化。因而,消除NOx污染问题已刻不容缓。目前,消除NOx污染的主导技术是NH3的选择性催化还原(NH3-SCR),其关键是选择性能优异的催化剂,这将决定整个催化反应体系的成败。Cu基分子筛催化剂因其优异的低温活性、N2选择性和宽的活性温度窗口在SCR研究领域受到广泛关注,一直被认为是最具实际应用前景的脱硝催化剂。
本文从研究不同Cu改性分子筛催化剂的NH3-SCR性能着手,选择综合性能优异的Cu-USY催化剂,在此基础上系统地研究了铜负载量对Cu-USY催化剂的NH3-SCR性能的影响。为进一步改善Cu-USY催化剂的低温活性和拓宽其活性温度窗口,研究了Ce添加量对Cu-USY催化剂的NH3-SCR性能的影响。最后探讨了催化剂的高温水热稳定性以及抗S性能。通过N2吸附-脱附、XRD、 H2-TPR、XPS、CO红外吸附和In-situ FTIR等手段对催化剂的物理化学性质进行了表征分析,主要得到以下结论:
1.研究了不同Cu-zeolite催化剂的NH3-SCR性能。结果表明,5Cu-ZSM-5和5Cu-beta(40)具有良好的低温SCR活性,且具有较宽的NO转化温度窗口(170-400℃),但N2选择性相对较低,低温SCR活性顺序:5Cu-ZSM-5、5Cu-beta(40)5Cu-USY5Cu-beta(40)5Cu-SAPO-34;而5Cu-USY催化剂在100~140℃之间的SCR活性要高于其它催化剂,并表现出较宽的NO转化温度窗口(200-420℃)和良好的N2选择性。在此基础上进一步研究了Cu负载量及Ce添加量对Cu-USY催化剂的NH3-SCR性能影响。结果表明,随着Cu负载量的增加,低温活性不断增强,NO转化温度窗口也明显拓宽,但N2选择性也逐渐降低。Ce的加入可以进一步明显改善Cu-USY催化剂的低温SCR活性,当Ce添加量为8wt.%时,其低温活性达到最佳,NO转化温度宽口最宽(160-410℃),而对N2选择性无明显影响。
2. H2-TPR和CO-DRIFTs结果表明,在Cu-USY和Cu-Ce-USY催化剂中存在多种Cu物种,主要包括:孤立态Cu2+、纳米级CuOx物种和Cu+物种;而分布于USY分子筛的超笼中的Cu2+和Cu+物种是低温SCR反应的主要活性位。过量Cu负载,使分散在载体表面的纳米级CuOx物种数量明显增加,这可能是高温条件下N2选择性下降的主要原因。而Ce的添加,由于CuOx物种与Ce02之间的强相互作用,促进了Cu-Ce-USY催化剂中各CuOx物种的还原性,进而更容易在低温下将NO氧化为NO2,从而提高了催化剂的低温活性。原位红外研究结果表明,NH3先吸附在催化剂表面的Lewis酸位(Cun+位)和Br(?)nsted酸位上,进而参与SCR反应,且吸附在Lewis酸位上的NH3物种有更高的低温NH3-SCR活性。
3.经高温水热老化处理后,5Cu-USY和5Cu-8Ce-USY催化剂的低温SCR活性均有所改善,尤其前者更明显,这可能是由于高温水热老化处理提供的热动力驱使位于方钠石笼中的Cu2+向超笼中迁移,同时促进超笼中Cu+数目的增加,从而提高了催化剂的低温SCR活性。但副产物N02和N20的生成量也随老化温度的升高明显增加,即N2选择性有所下降。而预硫化处理可导致5Cu-USY和5Cu-8Ce-USY催化剂的低温SCR活性明显下降,这可能是由于预硫化过程促使催化剂中部分游离的铜离子或者表面的CuOx物种逐步转变成硫酸盐物种,削弱了NH3在L酸位上的吸附与活化,同时也使催化剂的氧化活性下降,不利于NO的氧化,从而显著降低了催化剂的低温SCR活性。
【关键词】:
【学位授予单位】:浙江大学【学位级别】:硕士【学位授予年份】:2014【分类号】:X701;O643.36【目录】:
致谢4-5摘要5-7ABSTRACT7-10目录10-12第一章 绪论12-30 1.1 氮氧化物概述12-13 1.2 移动源氮氧化物排放法规现状与趋势13-15 1.3 氮氧化物控制技术15-26
1.3.1 贵金属催化剂15-16
1.3.2 金属氧化物催化剂16-22
1.3.2.1 V基SCR催化剂17-19
1.3.2.2 Mn基SCR催化剂19-21
1.3.2.3 其它金属氧化物催化剂21-22
1.3.3 沸石分子筛催化剂22-26 1.4 立题依据和研究内容26-30
1.4.1 立题依据26-28
1.4.2 研究内容28-30第二章 实验部分30-35 2.1 实验仪器与试剂30-31 2.2 催化剂的制备31-33
2.2.1 铜改性不同类型分子筛催化剂的制备31-32
2.2.2 不同铜含量的Cu-USY催化剂的制备32
2.2.3 不同铈添加量的Cu-Ce-USY分子筛催化剂的制备32
2.2.4 水热老化样品的制备32-33
2.2.5 SO_2预处理样品的制备33 2.3 催化剂活性评价方法33 2.4 催化剂的表征33-35第三章 不同铜改性分子筛的NH_3-SCR性能研究35-46 3.1 引言35-36 3.2 结果与讨论36-44
3.2.1 Cu-zeolite催化剂的NH_3-SCR性能36-37
3.2.2 N_2吸附/脱附表征结果37-38
3.2.3 XRD测定结果分析38-39
3.2.4 H_2-TPR结果分析39-40
3.2.5 CO-DRIFTS结果分析40-41
3.2.6 In-situ FTIR结果分析41-44 3.3 小结44-46第四章 Cu-Ce改性USY分子筛的NH_3-SCR性能研究46-66 4.1 引言46-47 4.2 结果与讨论47-64
4.2.1 铜含量对Cu-USY上NH_3-SCR催化性能的影响47-55
4.2.1.1 Cu-USY催化剂的NH_3-SCR性能47-48
4.2.1.2 催化剂的N_2吸附/脱附表征结果48-49
4.2.1.3 催化剂的XRD表征结果49-50
4.2.1.4 催化剂的H_2-TPR表征结果50-51
4.2.1.5 催化剂的CO-DRIFTS表征结果51-52
4.2.1.6 催化剂的In-situ FTIR表征结果52-55
4.2.2 Ce添加对Cu-USY催化剂的NH_3-SCR性能的影响55-63
4.2.2.1 催化剂的NH_3-SCR活性评价结果55-56
4.2.2.2 催化剂的BET表征结果56-57
4.2.2.3 催化剂的XRD表征结果57-58
4.2.2.4 催化剂的H_2-TPR表征结果58-59
4.2.2.5 催化剂的CO-DRIFTS表征结果59-60
4.2.2.6 催化剂的In-situ FTIR表征结果60-63
4.2.3 Cu-Ce改性USY催化剂上低温NH_3-SCR反应机理探讨63-64 4.3 小结64-66第五章 Cu-Ce改性USY催化剂的抗水热和抗硫性能66-85 5.1 引言66-67 5.2 结果与讨论67-84
5.2.1 Cu-Ce改性USY分子筛催化剂抗水热性能研究67-80
5.2.1.1 催化剂的NH_3-SCR活性评价结果67-70
5.2.1.2 催化剂的XRD表征结果70
5.2.1.3 催化剂的H_2-TPR表征结果70-71
5.2.1.4 催化剂的XPS表征结果71-74
5.2.1.5 催化剂的CO-DRIFTS表征结果74-76
5.2.1.6 催化剂的In-situ FTIR表征结果76-79
5.2.1.7 Cu-Ce-USY催化剂的低温SCR反应活性位的探讨79-80
5.2.2 Cu-Ce改性USY分子筛催化剂抗硫性能研究80-84
5.2.2.1 催化剂的NH_3-SCR活性评价结果80-82
5.2.2.2 催化剂的H_2-TPR表征结果82-83
5.2.2.3 催化剂的In-situ FTIR表征结果83-84 5.3 小结84-85第六章 全文总结85-87参考文献87-98作者简介98硕士期间申请专利、发表论文和投稿情况98
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【参考文献】
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