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• 柴油机由于其热效率高、燃料经济性好、CO₂排放少、功率范围广等优点而受到人们的关注并广泛地应用于机动车动力行业，但其排放的主要污染物一氧化碳、碳氢化合物(HC)、氮氧化物(NO_x)和碳烟颗粒物等有害物质严重危害人类的生存环境和身体健康，使得柴油车尾气的净化处理问题成为一个亟待解决的难题。世界各国相继制定出严格的排放法规来限制汽车尾气排放的污染物浓度。欧盟在2005年1月1日推行了欧Ⅳ排放标准后, 又制定了更加严格的欧Ⅴ和欧Ⅵ排放标准^[1]。美国和日本也都制定了日趋严格的汽车排放标准体系^[2]。中国环境保护部在2016年11月发布了“关于征求国家环境保护标准《车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)(征求意见稿)》意见的函”，环境保护部正式对柴油车国Ⅵ排放法规向企业单位征求意见，“污染物征求意见函”中明确规定了凡是从2019年1月1日以后进行型式检验的新型发动机和新型汽车污染物排放标准都要符合本征求意见稿中的标准要求^[3]。世界各国正在积极努力研究开发新型柴油车尾气处理技术，以满足目前越来越严格的排放限值标准，来达到更好地解决柴油机颗粒物与NO_x等污染气体排放所引发的大气环境污染问题。汽油车尾气治理中的三效催化技术就是使汽车排放的HC、CO和NO_x互相反应，进行氧化还原来同时脱除，所以柴油车的尾气后处理技术就想仿效汽油车的三效催化技术使柴油车尾气中的PM、CO、HC和NO_x也能在同一反应床层上互为还原剂和氧化剂，得以同时去除。但是柴油车尾气排放温度低，氧含量高，含有大量硫和颗粒物等^[4]，并且柴油车中的碳烟颗粒物和NO_x比汽油车中的高出几十倍，所以解决柴油车尾气的重点是开发出能够同时高效地去除碳烟颗粒物PM和NO_x的催化剂，既能脱除CO、CH、NO_x，又要同时脱除碳烟颗粒(PM)，必须做到四效催化(FWC，Four-way catalysis)^[5]。

  目前针对柴油车尾气排放控制的处理技术主要有：柴油车排放控制的发动机技术和柴油车排放控制的后处理技术。发动机技术主要是指通过改进发动机的设计参数使得燃油与空气混合更加均匀，从而实现柴油车尾气的低排放。柴油车排放控制的后处理技术包括氧化催化剂、颗粒过滤器、NO_x选择还原和NO_x储存-还原(NSR)^{[6, 7]}。NSR技术因其结构简单，且适用于轻型柴油机和稀燃汽油机，受到广泛关注与研究。

  镁铝水滑石是一类具有层状结构的阴离子无机材料，它具有可调控的层板化学组成、晶粒粒径和分布、可调变的二维孔道结构、表面呈碱性、良好的热稳定性及其特殊的结构记忆功能等^[8]。且经过焙烧后获得的Mg-Al水滑石复合氧化物具有比表面积大、抗压强度高、低温转化性能好、抗硫中毒能力强等优点, 使得其近年成为NSR催化剂载体的研究热点。NSR催化剂中以碱金属和碱土金属元素作为存储材料居多，这主要是由于它们具有较高的低温活性和抗硫性能，而且碱性较高，对NO_x的存储更加有效。碱金属K作为性能优异且价格低廉的碳烟燃烧催化剂已引起广泛关注，K不仅可以降低碳烟的起燃温度还可以减弱催化剂与碳烟接触方式带来的影响。Teraoka等^[9]在工作中发现LaMnO₃钙钛矿催化碳烟燃烧的起燃温度为265 ℃，掺杂K后，起燃温度可降至208 ℃。同时，在Jimenez等^[10]的研究中发现在K的作用下，碳烟颗粒最大燃烧速率温度在紧密和松散两种接触条件下的差值显著降低。Zhang等^[11]研究了K改性的水滑石基复合氧化物来提高其催化活性。结果发现，当KNO₃或K₂CO₃负载在MgAl水滑石基复合氧化物上时，其催化碳烟燃烧活性明显提高。Li等^{[12, 13]}研究了不同焙烧温度下KNO₃负载的Co-MgAlO水滑石基复合氧化物同时催化消除Soot-NO_x的性能，发现在无K催化剂上Soot燃烧活性随着焙烧温度的升高而降低；而在含K催化剂上，600 ℃焙烧时Soot燃烧活性最高，当800 ℃焙烧时，Soot燃烧活性也相对较高。这主要归因于K和Co之间强相互作用，促进生成了新的K-Co-O活性氧物种，而K-Co-O更易与催化剂表面的Soot进行反应。但在很多研究中对于负载碱金属K的复合氧化物催化剂并没有明确阐明K在催化碳烟燃烧和降低碳烟起燃温度中的作用，且对该反应机理尚不十分清楚。

  本研究采用共沉淀法制备了不同K掺杂量的镁铝水滑石基催化剂(xK/MgAlO)，考察高温焙烧对水滑石形貌结构的影响，考察了在含有SO₂的气氛中不同钾掺杂量的xK/MgAlO型催化剂对碳烟及NO_x的转化效率，通过一系列表征阐明了在xK/MgAlO型催化剂中碱金属K催化碳烟燃烧的机理。

  1.   实验部分

  1.1   催化剂的制备

  通过共沉淀法制备镁铝水滑石基复合氧化物，以3：1和2：1的物质的量比分别配制Mg(NO₃)₂ ·6H₂O(分析纯，北京易秀博古科技有限公司)和Al(NO₃)₃ ·9H₂O(分析纯，国药集团化学试剂有限公司)的混合盐溶液(Mg²⁺和Al³⁺离子的总浓度为1.5 mol/L)，以及NaOH和Na₂CO₃混合液。两溶液分别以一定的滴速滴到盛有一定量去离子水的烧杯中, 同时激烈搅拌, 调整滴速, 使浆液的pH值保持在10左右。滴完后, 将所得溶液在65 ℃下老化30 min, 室温搅拌18 h, 然后抽滤，将滤饼打浆洗涤0.5 h，再抽滤，反复三次。最后将滤饼放在烘箱中在120 ℃条件下蒸发过夜，将蒸干后的滤饼放在马弗炉中在950 ℃焙烧12 h。

  以K₂CO₃为前驱体，将Mg-Al复合氧化物粉末浸渍在含一定量的K₂CO₃溶液中，搅拌20 min，超声处理20 min，然后120 ℃过夜干燥，850 ℃焙烧2 h，即得到K/MgAlO样品。根据K含量将所得样品记为xK/MgAlO，x为K的质量分数。煅烧后得到白色粉末，研磨后储存备用。

  1.2   催化剂的表征及活性测试

  1.2.1   表面形态及结构表征

  所制备的催化剂表面分析采用扫描电子显微镜(SEM，型号SU8200，日本HITACHI公司生产，仪器加速电压为15 kV，实验所用的放大倍数分别为100倍与5000倍)。催化材料组成结构采用X射线衍射(XRD，型号Utima Ⅲ，日本，Cu Kα靶，功率40 kV×40 mA)。比表面积测试采用氮气吸附-解吸等温线法(BET，型号NOVA4000，美国康塔公司)。催化剂表面官能团表征采用傅里叶红外光谱仪(FT-IR，型号Magna-IR750，美国Nicolet公司生产)。样品的表面性质和元素含量通过X射线光电子能谱(XPS，型号ESCALAB 250XI，美国的赛默菲公司生产)进行分析。

  1.2.2   性能评价系统

  催化剂的装填：在反应器的恒温区域装填一层石英棉，将0.45 g催化剂与0.05 g碳烟用研钵研磨均匀后装入反应器内，轻轻敲打反应器，使催化剂平整堆放、厚度均匀。然后按反应，将高压钢瓶中的相应反应气体(体积分数：SO₂(0.3%)、NO(0.1%)、C₃H₆(0.05%)、CO(0.5%)和O₂(10%))分别经过稳压阀后，通过转子流量计控制其流量，经过气体混合器后得到反应气体，进一步进入催化反应器内，在固定床反应器内进行程序升温反应，空速为15287 h^-1。反应所得的气体产物每隔20 min取样，利用气相色谱仪进行分析检测。

  表 1

  

  表 1  实验烟气参数

  Table 1.  Parameters of the flue gas used in the experiment

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  Gas	φ/mL						Total flow /(mL·min-1)
  	SO2	NO	CO	C3H6	O2	Ar
  1	14.7	0.25	1.25	0.125	25	208.7	250

  TPR(Temperature programmed reaction)：催化剂装填好后，进行程序升温反应。开始升温反应之前，系统用高纯Ar在200 ℃下吹扫2 h，以清扫掉催化剂和残留的气体和水分。之后再将纯的Ar切换成按一定配比组成的原料气进入反应器，按一定的升温速率进行升温反应。反应后气体产物用色谱仪检测分析。催化剂的装填量，升温速率将在具体的实验中分别介绍。

  反应过程中，反应气体的转化率分别采用以下的公式计算：

  $ {{x}_{\text{NO}}}=\frac{{{\left[\text{NO} \right]}_{i}}-{{\left[\text{NO} \right]}_{o}}}{{{\left[\text{NO} \right]}_{i}}}~\times 100\% $

  (1)

  $ {{x}_{\text{CO}}}=\frac{{{\left[\text{CO} \right]}_{i}}-{{\left[\text{CO} \right]}_{o}}}{{{\left[\text{CO} \right]}_{i}}}\times 100\% $

  (2)

  $ {{x}_{{{\text{C}}_{\text{3}}}{{\text{H}}_{\text{6}}}}}=\frac{{{[{{\text{C}}_{\text{3}}}{{\text{H}}_{\text{6}}}]}_{i}}-{{[{{\text{C}}_{\text{3}}}{{\text{H}}_{\text{6}}}]}_{o}}}{{{[{{\text{C}}_{\text{3}}}{{\text{H}}_{\text{6}}}]}_{i}}}\times 100\% $

  (3)

  式中, x代表反应过程中某组分的转化率；i代表反应过程中某组分的进口含量； o代表反应过程中某组分的出口含量。

  2.   结果与讨论

  2.1   混合气体实验

  图 1为不同钾掺杂量的xK/MgAlO催化剂在混合烟气中对CO、C₃H₆和NO的转化率。由图 1(a)可知，对于CO的脱除效率K的掺杂有一个最适掺杂量，即x=7，过多或过少的钾掺杂量不会明显提高催化剂对CO的去除效果，当K含量小于7%时，与MgAlO的表面作用较弱，当K含量大于7%时，由于过多的K覆盖了催化剂表面的活性位，使得催化剂的催化活性难以再增强。在300 ℃时，未掺杂钾的镁铝水滑石催化剂对CO的转化率为48%，而7K/MgAlO催化剂在此温度下的转化率达到了61%左右，且对CO的转化率随着温度的升高逐渐增强。

  图 1

  

  图 1.  不同K掺杂量的CO, C₃H₆和NO转化率

  Figure 1.  Conversion of CO(a), C₃H₆(b)and NO(c) of xK/MgAlO catalysts

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  由图 1(b)可知，所有催化剂对C₃H₆的转化率都是随着温度的升高而逐渐增加。当钾的掺杂量为7%时的7K/MgAlO催化剂对丙烯的去除效果最好。当C₃H₆的转化率达到50%时，未掺杂K的MgAlO催化剂温度为358 ℃，而7K/MgAlO催化剂的温度为268 ℃。说明在镁铝水滑石中掺杂适当的K可以明显地提高催化剂对HC化合物的低温转化率。

  由图 1(c)可知，所有催化剂对NO的转化率都是随着温度的升高而逐渐增强。在低温时掺杂K的xK/MgAlO型催化剂和未掺杂K的MgAlO催化剂对NO的转化率相差不大，这可能是由于在低温时，主要发生的是NO被O₂氧化为NO₂。而随着温度的升高所有K掺杂量的xK/MgAlO型催化剂对NO的转化率都高于未掺杂K镁铝水滑石，这是因为，随着温度的升高一部分NO_x储存在K位上，促进了掺杂K的xK/MgAlO型催化剂对NO转化率的提高。当温度高于450 ℃时，由于受到NO氧化反应热力学平衡限值，此时NO转化率的升高主要是归于NO及储存在K位上脱附的NO_x与还原性气体CO及C₃H₆发生的氧化还原。

  表 2为五种不同K掺杂量的xK/MgAlO(x=0、3、5、7、9, x为质量分数)系列催化剂对碳烟的起燃温度计算值。

  表 2

  

  表 2  碳烟的起燃温度

  Table 2.  Ignition temperature of soot on different catalysts

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  Catalyst	Ignition temperature tig /℃
  MgAlO	380
  3K/MgAlO	312
  5K/MgAlO	297
  7K/MgAlO	253
  9K/MgAlO	277

  由表 2可知，随着K掺杂量的升高起燃温度先降低后稍有增加，其中，7K/MgAlO对碳烟颗粒的起燃温度最低，为253 ℃，比未掺杂K的镁铝水滑石碳烟起燃温度降低了127 ℃。说明K的掺杂有利于碳烟的催化氧化反应发生，而过多的K掺杂量不仅不利于碳烟颗粒起燃温度的进一步降低，反而会抑制催化剂的活性发挥。综合五种不同K掺杂量xK/MgAlO型催化剂的催化活性初步测试，作者选出催化性能表现最优的7K/MgAlO催化剂做进一步表征分析。

  2.2   X射线衍射分析(XRD)

  图 2(a)是镁铝水滑石样品焙烧前后(MgAlO)和掺杂钾(7K/MgAlO)的XRD谱图。由图 2(a)可知，焙烧后样品主要含MgO和尖晶石相MgAl₂O₄，并且在11.5°、22.8°、34.5°处出现了明显的水滑石特征峰，对应于水滑石3R层状结构的(003)、(006)、(012)晶面^[14]。

  图 2

  

  图 2.  镁铝水滑石的XRD谱图

  Figure 2.  XRD patterns of the Mg-Al hydrotalcites

  (a): XRD patterns of MgAlO, MgAlO after calcination and 7K/MgAlO; (b): XRD patterns of xK/MgAlO (x=0, 3, 5, 7, 9, x is mass percentage)

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  在图 2(a)未焙烧的MgAlO谱图中未观察到其他物相的衍射峰，说明镁铝水滑石在高温焙烧前是单一的水滑石晶相。而经过950 ℃高温焙烧过后的MgAlO出现了MgAl₂O₄和MgO相的衍射峰。经过谢勒公式计算得出MgAlO和K/MgAlO的晶粒粒径分别为49、51.8 nm，可能是由于掺杂的K负载在原有晶粒上使得晶粒粒径增大。MgAlO催化剂掺杂钾后，使晶胞尺寸减小，可能是由于K与Mg(Al)之间的强相互作用削弱了Mg(Al)-O键^{[15, 16]}。并且K⁺(0.133 nm)的半径小于O^2-(0.140 nm)。晶胞参数掺杂前后的变化见表 3，取代后晶体的晶胞参数a、b和c都降低了，比表面积也由原来的113.2 m²/g降低到51.6 m²/g。这可能与掺杂后晶体发生畸变有关^[17]。图 2(b)为不同K掺杂量xK/MgAlO(x=0、3、5、7、9, x为质量分数)系列催化剂的XRD谱图。由图 2(b)可知，所有催化剂主要含有MgO和MgAl₂O₄的物相特征峰，这可能是因为掺杂进入催化剂中的钾和载体表面的羟基发生相互作用所致^[18-20]。掺杂K后MgO的特征峰强度明显减弱，说明K的存在抑制了MgO晶粒的长大。但作者从掺杂K后的xK/MgAlO系列催化剂谱图中并没有看到含有K相的物质出现，说明K在催化剂中是以一种高度分散或无定型的状态存在，没有形成规律的晶相。

  表 3

  

  表 3  催化剂的晶格参数和比表面积

  Table 3.  Lattice parameters and specific surface area of the catalysts

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  Catalyst	Lattice parameters /nm				ABET /(m2·g-1)
  	a	b	c	d
  MgAlO	3.444	3.191	5.988	642	113.2
  7K/MgAlO	3.479	2.822	3.409	671	51.6

  2.3   扫描电镜分析(SEM)

  图 3是未焙烧MgAlO、焙烧MgAlO和不同K掺杂量(x=3、5、7、9)的xK/MgAlO型催化剂的SEM照片。由图 3可知，未焙烧的水滑石呈现出不规则的片状结构，而高温焙烧后的镁铝水滑石层状结构完全被破坏，呈现不规则的颗粒状。这是由于煅烧温度的升高使得镁铝水滑石的表面吸附水挥发，Brucite层脱去羟基，层间的阴离子CO₃^2-在高温下以CO₂的形式逸出^[21]，生成镁铝复合氧化物，水滑石层状结构被破坏^[22]。掺杂K后的xK/MgAlO系列催化剂，空隙明显增大，颗粒排列较未掺杂前也更为疏松。通过对比四种不同K掺杂量的xK/MgAlO催化剂，可以看出当K掺杂量为7%时，催化剂的空隙更丰富，颗粒粒径为50-100 nm。因此，扫描电镜的结果表明，K的掺杂有效提高了催化剂的分散度，可以有效增大催化剂与流动气体之间的接触面积，有利于催化剂与反应物和产物之间的传热和传质作用^[23]。

  图 3

  

  图 3.  镁铝水滑石基催化剂的扫描电镜照片

  Figure 3.  SEM photographs of the xK/MgAlO catalysts

  (a): MgAlO; (b): calcined MgAlO; (c): 3K/MgAlO; (d): 5K/MgAlO; (e): 7K/MgAlO; (f): 9K/MgAlO

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  2.4   红外光谱分析(FT-IR)

  图 4为未掺杂K的MgAlO催化剂和优选出的最佳掺杂量7K/MgAlO催化剂的红外光谱谱图。在4000-3200 cm^-1出现的特征吸收峰是属于OH的伸缩振动区。由图 4可以明显看出，MgAlO催化剂在这个区域里出现两个吸收峰，一个是位于3615 cm^-1处的孤立OH伸缩振动峰，一个是位于3461 cm^-1处的与氢键缔合的OH伸缩振动峰^[24]。但在掺杂K后的7K/MgAlO催化剂上并没有出现孤立的OH伸缩振动峰，这可能是因为K掺杂后与OH发生反应，取代了羟基上的质子H，形成Mg(Al)-O-K和Mg-O-K物质，而这种新的碱性价键的形成有助于促进碳烟颗粒的低温燃烧，这在文献^[25-28]对K掺杂Al₂O₃的研究中也有提及，其取代机理过程见图 5。

  图 4

  

  图 4.  MgAlO和7K/MgAlO催化剂的FT-IR谱图

  Figure 4.  FT-IR profiles of the MgAlO and 7K/MgAlO catalysts

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  图 5

  

  图 5.  K⁺与MgAlO表面碱性位反应机理示意图

  Figure 5.  Schematic illustration of the interaction between K⁺ and basic sites on MgAlO

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  1415 cm^-1处是自由碳酸根离子CO₃^2-的二重简并峰，是非对称伸缩振动峰v3，当其与金属阳离子配位后，CO₃^2-的对称性降低，使得伸缩振动峰发生裂解，并且金属阳离子的价键越高越容易改变阴离子的电子云程度，使得极化能越强，导致CO₃^2-峰的对称性降低。对比两种催化剂的红外光谱谱图可以发现，MgAlO在该区间的吸收峰强度比K/MgAlO要弱，并且K掺杂后镁铝水滑石上的单齿CO₃^2-特征峰消失，转而出现了双齿的CO₃^2-特征峰，说明K的掺杂使镁铝水滑石产生新的碱性位。而且7K/MgAlO催化剂在1448和1367 cm^-1处出现了明显的吸收峰，这是因为掺杂K后出现了与K⁺配位的表面CO₃^2-。由图 4还可知，掺杂K后的7K/MgAlO催化剂在1635 cm^-1处出现了K₂CO₃的特征吸收峰。在900-500 cm^-1处出现的吸收峰，是由于水滑石的骨架振动造成的^{[29, 30]}。

  2.5   X射线光电子能谱分析

  图 6为MgAlO和7K/MgAlO催化剂的O 1s、C 1s和K 2p的X射线光电子能谱图。由图 6可知，掺K前后催化剂的O 1s峰都可以分为两种不同的氧，O_Ⅰ和O_Ⅱ。O_Ⅰ (529.08-530 eV)是催化剂中的晶格氧。而高结合能的O_Ⅱ(532.65-532.89 eV)为化学吸附氧(归属于表面羟基或者碳酸盐系列氧)^[31]。从7K/MgAlO催化剂的O 1s谱图中可以看出，高结合能处的峰面积明显增大，低结合能的氧降低，说明掺杂钾后，一部分晶格氧转移到催化剂表面。晶格氧的降低说明有更多的氧空位产生，这有利于提高催化剂的活性。在C 1s的XPS谱图中可以发现，两个峰信号C_Ⅰ: (E_B)=284.8 eV和C_Ⅱ: (E_B)= 289.4 eV，分别对应于污染碳和表面碳酸盐中的碳。并且由于钾的掺杂，在7K/MgAlO的XPS谱图中还出现了K 2p的峰。

  图 6

  

  图 6.  MgAlO和7K/MgAlO的XPS谱图

  Figure 6.  XPS spectra of MgAlO and 7K/MgAlO

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  根据XPS谱图的峰面积，对样品的表面元素进行了半定量分析。表 4是MgAlO和7K/MgAlO的表面原子比，测出的Mg/Al原子比为2.27，比理论的Mg/Al原子比3.0略低，而掺杂钾后的7K/MgAlO催化剂Mg/Al原子比降低到1.42，催化剂7K/MgAlO的表面有铝富集。这可能是由于每种元素的表面自由能不同，表面自由能越低的越容易向表面偏析，所以Al发生了表面偏析。Kannan课题组在钴铝水滑石中也发现了这种三价阳离子的表面偏析现象^{[32, 33]}。

  表 4

  

  表 4  MgAlO和7K/MgAlO的XPS分析结果

  Table 4.  XPS analysis results of MgAlO and 7K/MgAlO

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  Catalyst	Surface atomic ratio /%							Atomic ratio
  	Mg	Al	K	C	OⅠ	OⅡ		Mg/Al	K/(Mg+Al)
  MgAlO	14.10	6.20	-	22.26	45.13	12.09		2.27	-
  7K/MgAlO	8.49	5.98	8.30	25.89	26.49	24.85		1.42	0.57

  3.   结论

  钾掺杂后的催化剂有效提高了对CO、C₃H₆的转化率, 降低了碳烟的起燃温度，特别是当K的掺杂量为7%时制备的7K/MgAlO催化剂对碳烟颗粒的起燃温度为253 ℃，比未掺杂K的MgAlO起燃温度降低了127 ℃。

  未焙烧的镁铝水滑石呈现层状结构，焙烧后水滑石的3R层状结构消失，变为尖晶石结构的球状颗粒，说明高温会使水滑石的有序层状结构坍塌遭到破坏。在红外分析中可以看到，掺杂K后单齿碳酸根离子消失，出现了双齿碳酸根离子，证明了K的掺杂使MgAlO形成了新的碱性物质。在掺杂K后的xK/MgAlO型催化剂的红外光谱谱图中还出现了与K⁺配位的表面CO₃^2-。并且还出现了K₂CO₃的特征吸收峰，这有利于提高催化剂对NO_x的吸附和储存。

  掺杂钾后的催化剂(K/MgAlO)化学吸附氧增加，晶格氧降低，表面缺陷增多，部分晶格氧转移到催化剂表面。晶格氧的降低说明产生了更多的氧空位，增强了氧的移动性，有助于电子转移，提高催化活性。

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  图 1  不同K掺杂量的CO, C₃H₆和NO转化率

  Figure 1  Conversion of CO(a), C₃H₆(b)and NO(c) of xK/MgAlO catalysts

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  图 2  镁铝水滑石的XRD谱图

  Figure 2  XRD patterns of the Mg-Al hydrotalcites

  (a): XRD patterns of MgAlO, MgAlO after calcination and 7K/MgAlO; (b): XRD patterns of xK/MgAlO (x=0, 3, 5, 7, 9, x is mass percentage)

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  图 3  镁铝水滑石基催化剂的扫描电镜照片

  Figure 3  SEM photographs of the xK/MgAlO catalysts

  (a): MgAlO; (b): calcined MgAlO; (c): 3K/MgAlO; (d): 5K/MgAlO; (e): 7K/MgAlO; (f): 9K/MgAlO

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  图 4  MgAlO和7K/MgAlO催化剂的FT-IR谱图

  Figure 4  FT-IR profiles of the MgAlO and 7K/MgAlO catalysts

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  图 5  K⁺与MgAlO表面碱性位反应机理示意图

  Figure 5  Schematic illustration of the interaction between K⁺ and basic sites on MgAlO

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  图 6  MgAlO和7K/MgAlO的XPS谱图

  Figure 6  XPS spectra of MgAlO and 7K/MgAlO

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  表 1  实验烟气参数

  Table 1.  Parameters of the flue gas used in the experiment

  Gas	φ/mL						Total flow /(mL·min-1)
  	SO2	NO	CO	C3H6	O2	Ar
  1	14.7	0.25	1.25	0.125	25	208.7	250

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  表 2  碳烟的起燃温度

  Table 2.  Ignition temperature of soot on different catalysts

  Catalyst	Ignition temperature tig /℃
  MgAlO	380
  3K/MgAlO	312
  5K/MgAlO	297
  7K/MgAlO	253
  9K/MgAlO	277

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  表 3  催化剂的晶格参数和比表面积

  Table 3.  Lattice parameters and specific surface area of the catalysts

  Catalyst	Lattice parameters /nm				ABET /(m2·g-1)
  	a	b	c	d
  MgAlO	3.444	3.191	5.988	642	113.2
  7K/MgAlO	3.479	2.822	3.409	671	51.6

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  表 4  MgAlO和7K/MgAlO的XPS分析结果

  Table 4.  XPS analysis results of MgAlO and 7K/MgAlO

  Catalyst	Surface atomic ratio /%							Atomic ratio
  	Mg	Al	K	C	OⅠ	OⅡ		Mg/Al	K/(Mg+Al)
  MgAlO	14.10	6.20	-	22.26	45.13	12.09		2.27	-
  7K/MgAlO	8.49	5.98	8.30	25.89	26.49	24.85		1.42	0.57

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