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柴油机因其热效率高、低速转矩大以及功率覆盖面广的优点,正成为车用发动机的主力,但其排放的碳烟颗粒物难消除一直是制约其发展的重要因素。纸型催化剂具有较高的孔隙率,热量和气体传输能力(特别是侧向传输)优异,在碳烟消除方面具有广阔的应用前景。本文采用传统抄纸工艺,以均匀性和连续性较好的CuO@CeO2-ZrO2(CZCu)纤维为基体纤维,配合使用莫来石纤维,研究了成分工艺优化和不同活性组分负载对CeO2-ZrO2(CZ)纸型催化剂催化活性的影响规律。首先,研究了纸浆配方中短切莫来石纤维和铝溶胶最佳用量,从而获取具有优异成型性能、力学性能和催化活性的纸型催化剂。结果表明,随着纸浆中莫来石纤维用量的提高,纸张抗张强度提高,但纸型催化剂碳烟催化燃烧活性逐渐降低;随着纸浆中铝溶胶用量的降低,纸张孔隙率逐渐提高,纸型催化剂碳烟催化燃烧活性逐渐增强。CeO2-ZrO2纸型催化剂的优化配方组成为:CuO@CeO2-ZrO2纤维1份、莫来石纤维1份、木质素纤维0.51份、铝溶胶1.1份、聚乙烯醇0.25份。此时,碳烟催化燃烧过程的T10、T50和T90值分别为309℃、396℃和509℃,CO2的选择转化率为96.5%。其次,研究了分别负载8%(wt.%)不同过渡金属氧化物(CuO、MnO2、Co3O4和NiO)活性组分的影响。发现不同活性组分的CeO2-ZrO2纸型催化剂催化碳烟燃烧的活性顺序为:CZ-8CuO>CZ-8MnO2>CZ-8Co3O4>CZ-8NiO。CeO2-ZrO2纸型催化剂分别负载5%、8%、10%和20%(wt.%)CuO活性组分时,当负载量为8%(wt.%)时具有最佳的催化活性,T50值低至372℃,CO2选择转化率达97.7%。最后,研究了负载6%、8%、10%(wt.%)的KNO3活性组分对CeO2-ZrO2纸型催化剂催化活性的影响。发现KNO3可以改善碳烟和催化剂的接触并提供氧化活性位,促进碳烟的催化燃烧。在6%10%(wt.%)范围内随着KNO3负载量的增多,样品对碳烟的催化燃烧能力不断增强,当KNO3的负载量为10%(wt.%)时,在21%O2/N2气氛中碳烟催化燃烧的T10、T50和T90值分别为293℃、448℃和509℃,CO2的选择转化率为100%。