2018, Vol. 38
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2. 江苏大学汽车与交通工程学院, 镇江 212013
2. School of Automobile and Traffic Engineering, Jiangsu University, Zhenjiang 212013
甲醇具有资源丰富、技术成熟和良好排放性，已成为应用广泛的柴油替代燃料.但发动机燃用甲醇后，未燃甲醇、甲醛、1，3-丁二烯等非常规排放物浓度高于燃用柴油(Harish et al., 2017).甲醛对人体呼吸、神经和免疫等系统有一定毒害，已被许多国家列入重点污染物名单.甲醇代谢产生的甲醛和甲酸对人体产生伤害.1，3-丁二烯不仅对人体健康有危害，同时对水体、土壤和大气造成污染.N2O(俗称笑气)过量吸入会失去造血功能.同时它是一种典型的温室气体，对臭氧层破坏强烈.目前，对甲醇燃料发动机非常规排放研究主要有：排放检测方法(Dinesh et al., 2017; Arkadiusz et al., 2017)、发动机性能参数(Chen et al., 2017; Arkadiusz, 2017)和甲醇替代率(Sangjun et al., 2017; 姚春德等, 2016)对非常规排放影响与试验对比等方面，而对甲醇/柴油发动机尾气中非常规排放物催化降解研究非常少(Zhang et al., 2017).由于甲醇、甲醛和1，3-丁二烯热力学稳定性好且难于氧化，故四效催化技术已成为降低甲醇/柴油发动机非常规排放物的优选方法，而催化剂结构掺杂与部分取代对催化燃烧性能至关重要.
四效催化技术(NOx、CO、PM和CxHy)是目前去除发动机尾气中排放污染物的研究热点，核心是四效催化剂(李晨等，2017)，它分为贵金属型和钙钛矿(ABO3)型两种(Samia et al., 2017; 高永华等, 2017)，主要由催化剂活性组分和催化剂载体组成.柴油机常用的催化剂活性组分为稀土加Mn、Co、Fe和Cu等基型(Ali et al., 2017; 黄学辉等, 2017; 王路路等, 2017).其中，LaFe系钙钛矿复合氧化物具有良好的高温热稳定性和催化活性，对NOx、CO、PM和CxHy同步催化降解效果最好(Palcheva et al., 2015; Feng et al., 2015).目前，国内外研究机构和学者对A位掺杂Al元素的La1-xAlxFeO3钙钛矿型催化剂研究比较少，将其用于柴油机非常规排放物催化降解鲜有报道.因此，本文采用喷雾热分解法制备一系列钙钛矿型催化剂La1-xAlxFeO3，探讨Al掺杂量对催化剂微观形貌、晶相组成、表面化学形态和催化活性的影响规律.通过对甲醇/柴油发动机尾气中甲醛、甲醇、1，3-丁二烯和N2O的催化降解试验, 研究La1-xAlxFeO3对甲醛、甲醇、1，3-丁二烯和N2O的低温催化活性，旨在为甲醇/柴油发动机尾气中非常规排放物低温催化降解选定合适的催化剂.
2 材料与方法(Materials and methods) 2.1 催化剂制备采用喷雾热分解法制备钙钛矿型金属氧化物La1-xAlxFeO3(x=0、0.3、0.5、0.7).制作过程为：按一定比例取硝酸铁(Fe(NO3)3·9H2O)、硝酸镧(LaN3O9·6H2O)、硝酸铝(Al(NO3)3·9H2O)和柠檬酸(C6H8O7·H2O)，溶解于40 mL的乙二醇和20 mL去离子水中, 形成稳定的金属-柠檬酸络合物溶液.再注入KCW-1S型超声波雾化器中进行雾化0.5 h，由标准空气推动穿过SK2-4-10型高温管式炉进行加热(温度为800 ℃)，在出口由高压电场收集金属粉体La1-xAlxFeO3，用酒精超声洗涤2次后置于高温管式炉中于600 ℃下焙烧5 h.即制得La1-xAlxFeO3(x=0、0.3、0.5和0.7)4种催化剂试样.其中，x代表Al的质量百分比.选取定量的催化剂试样La1-xAlxFeO3(x=0、0.3、0.5和0.7)作为涂层组分并加入一定的去离子水进行球磨混合制成浆液，均匀涂覆于堇青石蜂窝状陶瓷载体(内径为50 mm，长度为60 mm，孔格密度为450目)表面，在200 ℃烘干3 h，500 ℃焙烧2 h后作为整体式催化剂，分别称为Cat-0、Cat-0.3、Cat-0.5和Cat-0.7.
2.2 催化剂表征催化剂La1-xAlxFeO3相组成分析在XRD-7000型X射线衍射仪上进行，X射线源为Cu Kα(λ=0.154 nm)，管电压为45 kV，管电流为40 mA，扫描速度为10°·min-1，扫描范围2θ=10°~80°.催化剂La1-xAlxFeO3表面元素价态分析采用K-Alpha型X射线光电子能谱仪，以单色Al Ka射线作为激发源，功率300 W.催化剂La1-xAlxFeO3相扫描电镜测定在EOL型扫描电子显微镜上进行.
2.3 催化剂活性评价催化剂活性评价在石英固定床反应器上进行，选取待测的整体式催化剂(Cat-0、Cat-0.3、Cat-0.5和Cat-0.7)装入石英固定床反应管.首先在模拟反应氛围下在350 ℃预处理1 h，再用N2吹扫冷却至室温后，进行催化剂起燃特性试验.模拟甲醇/柴油发动机尾气中非常规排放物组分为CO2 1.2‰、N2O 0.6‰、HCHO 0.5‰、CH3OH 0.5‰、C4H6 0.5‰、O2 10%、N2为平衡气，空速为55000 h-1.由于发动机排气温度大多集中在200~400 ℃，设定反应温度在120~420 ℃之间进行升温测试，每次升温30 ℃，同一温度工况下停留5 min.利用傅立叶红外光谱仪进行连续测定待测物的初始浓度和瞬时浓度，并计算出转化效率.
2.4 发动机排放测试方案试验燃料是0#柴油、99.9%的无水乙醇.试验是在4B26增压发动机上进行.发动机主要技术参数为：标定功率为55 kW，标定转速为3200 r·min-1，最大转矩为183 N·m，最大转矩转速为2200 r·min-1.选取待测的整体式催化剂(Cat-0、Cat-0.3、Cat-0.5和Cat-0.7)装入氧化催化转化器中.由发动机实验装置方案(图 1)可知，试验时，甲醇经甲醇泵加压后与空气形成均质混合后，由喷醇器喷入气缸.用W260-1800/7500型电涡流测功机对发动机扭矩进行协调控制，用PT200型温度传感器对催化转化器进、出口的排气温度进行实时检测.发动机转速、负荷和排气温度等信号由DAQP-308型发动机瞬态控制仪进行采集与控制.选取发动机转速2200 r·min-1，负荷分别为47、94、141和158 N·m为研究工况，利用MEXA-4000FT型FTIR在线实时测量甲醇替代率为30%的未燃甲醇、甲醛、丁二烯和N2O的比排放并计算相应转化效率.
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| 图 1 发动机试验装置示意图 Fig. 1 Schematic of experimental setup |
由催化剂La1-xAlxFeO3的X射线衍射图谱(图 2)可知，催化剂LaFeO3在39.7°、46.2°、54.4°、57.3°和66.1°处出现较强衍射峰(用“○”表示)，呈钙钛矿型结构特征，与LaFeO3标准谱图(JCPDS37-1493)相吻合.La0.7Al0.3FeO3、La0.5Al0.5FeO3和La0.3Al0.7FeO3的XRD谱图不仅有LaFeO3特征衍射峰，同时在24.2°、33.2°、35.6°、43.5°、49.5°和69.6°处出现较强衍射峰(用“■”表示)，与α-Fe2O3标准谱图(JCPDS34-0394)吻合.结果表明，经过600 ℃高温焙烧后所制备催化剂的钙钛矿结构仍然保持完整.样品特征峰分布较窄、峰高依次增大，表明所合成的催化剂纯度较高.依据Scherrer公式D=0.89λ/(β·cosθ)，采用X衍射线线宽法计算催化剂La1-xAlxFeO3晶格参数(a, b, c)和晶粒平均尺寸(表 1)，随着Al掺杂量增加，催化剂晶粒尺寸由LaFeO3的5.85 nm减至La0.3Al0.7FeO3 1.42 nm，这主要是由Al3+(离子半径约为0.0535 nm)替代了处于A位的La3+(离子半径约为0.136 nm)晶格位置造成的.但Al掺杂量过多时，Al3+也可能会替代处于B位的Fe3+ (离子半径约为0.078 nm)的晶格位置，从而影响α-Fe2O3晶相纯度.
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| 图 2 不同样品的XRD图谱(a. LaFeO3；b. La0.7Al0.3FeO3；c. La0.5Al0.5FeO3；d. La0.3Al0.7FeO3) Fig. 2 XRD patterns of LaFeO3 (a), La0.7Al0.3FeO3 (b), La0.5Al0.5FeO3 (c) and La0.3Al0.7FeO3 (d) |
| 表 1 La1-xAlxFeO3的晶体结构与表征参数 Table 1 Characteristic parameters of La1-xAlxFeO3 |
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由催化剂La1-xAlxFeO3的SEM图谱(图 3)可知，LaFeO3粉体形貌呈球形，团聚现象比较明显.当Al掺杂量为0.3时，La0.7Al0.3FeO3球形粉体数目增多，但有一定程度团聚.当Al掺杂量为0.5时，La0.5Al0.5FeO3颗粒呈多孔结构，颗粒大小均匀，颗粒间变得松散.当Al掺杂量为0.7时，La0.3Al0.7FeO3颗粒数目显著增多，但团聚现象严重.由催化剂La1-xAlxFeO3的比表面积和孔容积测试结果(表 1)知，随着Al掺杂量增加，催化剂比表面积由LaFeO3的18.3 m2·g-1增至La0.5Al0.5FeO3的29.2 m2·g-1，孔容积由LaFeO3的0.05 cm3·g-1增至La0.5Al0.5FeO3的0.22 cm3·g-1；与La0.5Al0.5FeO3相比，La0.3Al0.7FeO3比表面积和孔容积有所减小，其原因是催化剂La0.3Al0.7FeO3负载的Al含量超过单层负载量阈值，使颗粒间有团聚生成，这与催化剂SEM图谱分析结果吻合.结果表明适宜掺杂Al可显著增大催化剂的比表面积，提高催化活性.
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| 图 3 不同样品的SEM图谱(a. LaFeO3；b. La0.7Al0.3FeO3；c. La0.5Al0.5FeO3；d. La0.3Al0.7FeO3) Fig. 3 SEM patterns of LaFeO3 (a), La0.7Al0.3FeO3 (b), La0.5Al0.5FeO3 (c) and La0.3Al0.7FeO3 (d) |
催化剂La1-xAlxFeO3(x=0、0.3、0.5、0.7)的O 1S、La 3d、Al 2p和Fe 2p的XPS光谱如图 4所示.由O 1S的XPS光谱(图 4a)可知，O 1s结合能在527.1~ 530.5 eV的峰对应晶格氧(O2-)，结合能在530.5~531.5 eV的峰为化学吸附氧(O2-和O-)的XPS峰(Gregoratti et al., 2012).对XPS光谱的O 1s谱进行解析，由拟合数据知，催化剂La1-xAlxFeO3(x=0、0.3、0.5、0.7)的吸附氧含量均大于晶格氧.当Al掺加量分别为0、0.3、0.5和0.7时，催化剂吸附氧量分别为57.24%、59.32%、64.52%和63.47%.由La 3d的XPS光谱(图 4b)可知，La 3d5/2的结合能为833.7和838.2 eV，La 3d3/2的结合能为850.5和855.1 eV，呈现了较强的携上卫星峰(Qin et al., 2015).这是由于La 3d5/2和La 3d3/2内壳层电子电离后引起La 3d特征峰劈裂造成的.由Al 2p的XPS光谱(图 4c)可知，Al 2p的两个结合能峰值分别为70.7和75.1 eV，分别对应于Al(0)和Al(Ⅲ)态(Yutana et al., 2014).
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| 图 4 La1-xAlxFeO3纳米晶粒的XPS光谱(a.O 1s, b. La 3d, c.Al 2p, d. Fe 2p) Fig. 4 XPS profiles of La1-xAlxFeO3 Nanograin (a.O 1s, b.La 3d, c.Al 2p, d.Fe 2p) |
由Fe 2p的XPS光谱(图 4d)可知，Fe 2p结合能峰值710.4和724.3 eV分别对应于Fe3+的2p3/2和2p1/2.Fe 2p结合能峰值712.6和725.8 eV分别对应于Fe4+的2p3/2和2p1/2(Wiglusz et al., 2015).催化剂样品中出现的Fe4+是由A位掺加Al离子引起B位Fe离子化合价变迁造成的.通过对催化剂La1-xAlxFeO3的XPS光谱对比和数据拟合可知，当Al掺加量为0.5时，La0.5Al0.5FeO3的吸附氧含量最大，其催化燃烧活性较好.其原因为①A位掺杂Al离子后，催化剂钙钛矿结构中产生大量的氧空位，提高了La0.5Al0.5FeO3吸附氧的能力.由于吸附氧在催化反应中是活性氧种，易于加速La0.5Al0.5FeO3催化燃烧反应速度.②A位掺杂Al离子后，使处于B位的Fe呈现多价共存现象，Fe离子变价大大加宽了其导带范围，使其空穴与电子结合能力得到加强，易于提高催化活性.
3.4 催化活性评价催化剂活性评价参数为起燃温度T50和完全转化温度T90(转化率达到50%、90%时对应的反应温度)与△T(△T＝T90-T50).由甲醇起燃温度特性曲线(图 5a)可知，当温度小于192 ℃时，所有催化剂均未起燃.当温度大于192 ℃时，甲醇转化率快速上升至最大转化率.催化剂(Cat-0、Cat-0.3、Cat-0.5和Cat-0.7)对甲醇的平均转化效率分别为55.23%、80.12%、94.31%和88.57%.由甲醛起燃温度特性曲线(图 5b)可知，甲醛起燃温度为172 ℃，与甲醇相比降低了20 ℃.当温度大于172 ℃时，甲醛转化率呈先快速后缓慢上升的趋势变化.催化剂(Cat-0、Cat-0.3、Cat-0.5和Cat-0.7)对甲醛的平均转化效率分别为59.62%、70.15%、93.02%和85.25%.由1, 3-丁二烯起燃温度特性曲线(图 5c)可知，1, 3-丁二烯起燃温度为180 ℃.当温度大于180 ℃时，转化率呈先快速后缓慢上升趋势变化.催化剂(Cat-0、Cat-0.3、Cat-0.5和Cat-0.7)对1, 3-丁二烯的平均转化效率分别为62.18%、80.07%、93.22%和87.89%.由N2O起燃温度特性曲线(图 5d)可知，N2O催化氧化温度始点低于甲醛、甲醇和1, 3-丁二烯，其起燃温度和转化温度明显高于后者，在320~420 ℃时，实现了完全转化.当温度低于210 ℃时，转化率呈缓慢上升趋势.这是由于此时气相中N2O与O2存在自反应和催化氧化反应共同作用造成的.随着温度升高，催化氧化作用占主导作用，N2O转化率明显升高.由La1-xAlxFeO3对甲醇、甲醛、丁二烯和N2O的催化活性评价参数(表 2)知，当Al掺杂量从0增至0.5时，催化剂起燃温度T50和完全转化温度T90均逐渐降低，低温催化活性将逐渐升高.La0.5Al0.5FeO3对甲醇、甲醛、丁二烯和N2O的活性评价参数低于其它催化剂.这是由于处于B位的Fe作为变价金属，其参与催化反应程度与掺杂于A位的Al含量有密切关系，合适的Al掺杂量使Al与Fe之间协同催化作用加强，能有效提高催化剂催化速度，这与催化剂表面化学形态分析结果一致.由4种排放物转化率(图 5)可知，当Al掺杂量从0增至0.5时，排放物起燃温度逐渐降低，平均转化率有明显上升.当Al掺杂量从0.5增至0.7时，排放物起燃温度有所回升，平均转化率略有降低.综合比较可知，La0.5Al0.5FeO3对甲醇、甲醛、丁二烯和N2O催化氧化效果要好于其它催化剂.其原因是负载于La0.5Al0.5FeO3载体表面的Al离子呈单层排列布置，有效提高了催化剂的比表面积和孔容积，增强了表面吸附氧含量，为甲醇有效催化氧化提供了充足活性氧种.使催化剂(Cat-0.7)催化活性最强.而负载于La0.3Al0.7FeO3载体表面的Al离子超过了单层负载阈值，使催化剂活性位点有所降低，导致催化剂(Cat-0.7)活性降低.研究结果表明La0.5Al0.5FeO3具有较好的衍射峰强度、晶粒尺寸、比表面积和孔容积，这与XRD和SEM分析结果相吻合.
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| 图 5 催化剂起燃温度特性曲线(a. CH3OH；b. HCHO；c. C4H6；d.N2O) Fig. 5 Ignition temperature characteristic curve of catalysts (a. CH3OH; b. HCHO; c. C4H6; d.N2O) |
| 表 2 La1-xAlxFeO3的活性评价参数 Table 2 Characteristic parameters of La1-xAlxFeO3 |
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另外，通过对甲醇、甲醛和丁二烯的催化产物进行检测分析，结果发现最终产物是CO2和H2O，无甲酸甲酯等副产物生成.说明本文所制备的催化剂具有较好的深度氧化性能.其原因可能是A位掺杂Al离子后，为了维持催化剂La1-xAlxFeO3钙钛矿表面晶格结构电中性，在催化剂表面会产生大量氧空位.当催化剂与甲醇、甲醛和丁二烯等气体接触时，释放出大量晶格氧(O2-)和化学吸附氧(O2-和O-)，甲醇、甲醛和丁二烯被氧化成激发态，吸收热量后催化为羧酸类物质.由于羧酸类物质极不稳定，在化学吸附氧作用下形成了CO2和H2O.
3.5 催化降解结果与分析 3.5.1 甲醛图 6a为甲醇/柴油发动机甲醛比排放与催化剂(x=0、0.3、0.5和0.7)作用下的甲醛排放对比.由图 6a可知，当发动机负荷分别为47、94、141和158 N·m时，原机的甲醛比排放分别为9.8×104、3.5×103、2.0×103和1.6×103 mg·kW-1·h-1.其原因在于：发动机低负荷时，燃烧室壁面温度较低，使甲醇不完全燃烧生成大量甲醛；随着负荷增加，发动机排气温度升高，使排气管中的未燃甲醇能够与氧气进行充分氧化反应生成CO2和H2O，降低了甲醛生成(Ambarish et al., 2016; Dinesh et al., 2016)，故甲醛比排放随负荷增加呈下降趋势.当发动机负荷分别为47、94、141和158 N·m时，催化剂样品(x=0，0.3，0.5和0.7)的甲醛比排放分别为4.2×104、1.48×103、0.8×103和0.62×103 mg·kW-1·h-1 (x=0)；3.1×104、1.08×103、0.6×103和0.46×103 mg·kW-1·h-1(x=0.3)；0.78×104、0.25×103、0.14×103和0.1×103 mg·kW-1·h-1(x=0.5)；1.55×104、0.55×103、0.3×103和0.23×103 mg·kW-1·h-1(x=0.7).测试分析发现，随着负荷增加，催化剂对甲醛降解效率逐渐增加.原因是催化剂所处氛围的排气温度随着负荷增加而增大，提高了催化剂催化降解活性.经计算催化剂(x=0，0.3，0.5和0.7)对甲醛平均降解效率分别为58.61%、69.69%、92.91%和84.77%；这表明La0.5Al0.5FeO3对甲醛降解效果最好.
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| 图 6 甲醛(a)、甲醇(b)、1, 3-丁二烯(c、d)及N2O (e)排放对比 Fig. 6 Comparison of HCHO(a), CH3OH(b), C4H6(c, d) and N2O(e) emissions |
图 6b为甲醇/柴油发动机甲醇比排放与催化剂(x=0，0.3，0.5和0.7)环境下的甲醇排放对比.由图7可知，当发动机负荷分别为47、94、141和158 N·m时，原机的甲醇比排放分别为2.8×104、2.5×104、1.2×104和0.8×104 mg·kW-1·h-1.原因是随着发动机负荷增加，甲醇喷射量增大，致使缸内温度降低；另外，发动机燃烧温度随负荷增加而增大，其增大幅度大于甲醇汽化潜热引起的缸内温度下降幅度.综合比较，发动机缸内温度随负荷增加而上升，从而加速了甲醇氧化分解进程，减少了未燃甲醇排放量(Wei et al., 2016; Prashant et al., 2016).当发动机负荷分别为47、94、141和158 N·m时，催化剂样品的甲醇比排放分别为1.51×104、1.12×104、0.52×104和0.34×104 mg·kW-1·h-1(x=0)；0.75×104、0.54×104、0.22×104和0.14×104 mg·kW-1·h-1 (x=0.3)；0.22×104、0.18×104、0.08×104和0.05×104 mg·kW-1·h-1(x=0.5)；0.43×104、0.32×104、0.14×104和0.09×104 mg·kW-1·h-1(x=0.7).经计算相应的催化降解效率分别为46.42%、55.2%、56.67%和57.5%(x=0)；73.21%、78.4%、81.67%和82.5%(x=0.3)；92.14%、92.8%、93.33%和93.75%(x=0.5)；84.64%、87.2%、88.33%和88.75%(x=0.7).催化剂样品(x=0、0.3、0.5和0.7)对甲醇平均降解效率分别为53.95%、78.95%、93.00%和87.23%.结果发现，催化剂对甲醇降解效率随着负荷增加而增大，La0.5Al0.5FeO3对甲醇降解效果最好.
3.5.3 1, 3-丁二烯甲醇/柴油混合燃烧生成的1, 3-丁二烯方式主要有：燃料中直链碳氢化合物以脱氢和β裂解形式生成；苯和甲苯以裂解反应生成；在富氧环境中丁烷通过氧化脱氢反应生成.图 6c为甲醇/柴油发动机1, 3-丁二烯比排放与催化剂(x=0，0.3，0.5和0.7)条件下的1, 3-丁二烯比排放对比.由图 6c可知，当发动机负荷分别为47和94 N·m时，原机的1, 3-丁二烯比排放分别为5.33×103和1.56×103 mg·kW-1·h-1.因为此时发动机处于中小负荷工况，形成了1, 3-丁二烯极易生成的排气温度较低且相对富氧环境.由图 6d可知，当发动机负荷分别为141和158 N·m时，原机的1, 3-丁二烯比排放分别为0.05和0.01 mg·kW-1·h-1，几乎接近为零.因为此时发动机处于大负荷工况，造成排气温度较高，加快了1, 3-丁二烯与甲基游离基、氢原子等之间的加成与分解反应(Wang et al., 2016; Dinesh et al., 2016).当发动机负荷分别为47、94、141和158 N·m时，催化剂样品的1, 3-丁二烯比排放分别为2.42×103、0.7×103、0.02和0.0035 mg·kW-1·h-1(x=0)；1.19×103、0.34×103、0.01和0.0019 mg·kW-1·h-1(x=0.3)；0.42×103、0.11×103、0.0034和0.0006 mg·kW-1·h-1(x=0.5)；0.83×103、0.2×103、0.0058和0.0011 mg·kW-1·h-1(x=0.7).经计算相应的催化降解效率分别为54.6%、55.13%、60%和65%(x=0)；77.56%、78.21%、80%和81.41%(x=0.3)；92.18%、92.92%、93.28%和93.72%(x=0.5)；84.52%、87.18%、88.42%和88.69%(x=0.7).催化剂样品(x=0、0.3、0.5和0.7)对1, 3-丁二烯平均降解效率分别为61.43%、79.3%、93.03%和87.2%.结果表明催化剂对1, 3-丁二烯降解效率随负荷增加而增大，La0.5Al0.5FeO3对1, 3-丁二烯降解效果理想.
3.5.4 N2O甲醇/柴油混合燃烧生成N2O条件是发动机缸内温度低，甲醇汽化潜热高使进气温度下降且自身含氧，均能促使N2O生成.图 6e为甲醇/柴油发动机N2O比排放与催化剂(x=0，0.3，0.5和0.7)条件下的N2O比排放对比.由图 6e可知，当发动机负荷分别为47、94、141和158 N·m时，原机的N2O比排放分别为80、48、28和14 mg·kW-1·h-1.表明N2O比排放随着负荷增加呈下降趋势，这是原因大负荷时发动机缸内温度随负荷增加而升高，气缸内氧气浓度将降低，不利于N2O生成造成的(Sina et al., 2016; Avinash et al., 2016).当发动机负荷分别为47、94、141和158 N·m时，催化剂样品作用下，N2O比排放分别为35.91、19.99、11.23和5.07 mg·kW-1·h-1(x=0)；17.34、10.02、5.6和2.52 mg·kW-1·h-1(x=0.3)；6.28、3.43、1.83和0.82 mg·kW-1·h-1(x=0.5)；12.66、6.89、3.39和1.52 mg·kW-1·h-1(x=0.7).经计算相应的催化降解效率分别为55.11%、58.35%、59.89%和63.79%(x=0)；78.33%、79.13%、80%(x=0.3)和82%；92.15%、92.85%、93.46%和94.14%(x=0.5)；84.18%、85.65%、87.89%和89.14%(x=0.7).结果发现，催化剂对N2O降解效率随负荷增加而略有增加.原因是催化剂所处氛围的排气温度随负荷增加而增大，有效提高了催化剂对N2O催化降解活性.经计算催化剂样品(x=0、0.3、0.5和0.7)对N2O平均降解效率分别为59.29%、79.87%、93.15%和86.72%；这表明La0.5Al0.5FeO3对N2O降解效果理想.
4 结论(Conclusions)1) 采用喷雾热分解法，制备了一系列钙钛矿结构La1-xAlxFeO3(x=0、0.3、0.5、0.7)催化剂，该催化剂具有较好的微观形貌结构和晶相组成，化学吸附氧与晶格氧含量有明显提高，催化剂表面氧的还原温度降低至180 ℃，提高了催化剂催化氧化活性.
2) 当Al掺杂量为0.5时，催化剂La0.5Al0.5FeO3没有破坏LaFeO3载体晶型结构，对甲醇、甲醛、丁二烯和N2O的起燃温度T50分别为192、172、180和212 ℃，完全转化温度T90分别为227、205、240和324 ℃，达到了快速实现对污染物有效转化的效果.
3) 利用La0.5Al0.5FeO3催化剂，对柴油/甲醇二元燃料燃烧发动机的甲醛、甲醇、1，3-丁二烯和N2O等非常规排放污染物进行了降解试验.结果表明，在甲醇替代率为30%，发动机转速为2200 r·min-1和负荷为47 N·m条件下，甲醛、甲醇、1，3-丁二烯和N2O比排放最大，分别为0.6×103、5.2×103、0.02和11.23 mg·kW-1·h-1.与原发动机相应比排放相比，转化率达到了92%以上.
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