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储存-还原法是一种脱除贫燃发动机尾气中NO<,x>的有效方法，具有广阔的应用前景。NO<,x>的脱除效率主要受催化剂的储存性能和还原活性影响。目前广泛研究的NSR催化剂Pt/Ba/Al<,2>O<,3>对SO<,2>非常敏感。尾气中存在少量的SO<,2>，能使催化剂中储存组分(BaO)硫酸盐化及氧化和还原活性组分(Pt等贵金属)中毒，导致储存性能和还原活性降低，因此提高催化剂体系的抗硫性对实际应用具有重要意义。本文研制出的非贵金属催化剂Mn/Ba/Al<,2>O<,3>具有良好的氧化储存NO<,x>、SO<,x>性能及一定的还原活性，重点考察其对NO<,x>的储存和脱附行为，探讨储存反应机理。将Mn/Ba/Al<,2>O<,3>3与Pt/Ba/Al<,2>O<,3>进行组合，一方面通过提高NO<,x>的储存性能，而还原活性没有明显降低，因而NO<,x>的脱除效率得到显著提高；另一方面，Mn/Ba/A203有效吸收SO<,2>，保护了Pt/Ba/Al<,2>O<,3>，尤其在还原阶段，SO<,2>对Pt的毒化得到有效控制。
首先通过对NO氧化组分和储存组分的筛选优化，研制出的Mn/Ba/Al<,2>O<,3>催化剂具有优良的NO氧化储存性能。在模拟的贫燃发动机尾气中(0.51％NO/8.5％O<,2>，体积空速=45000 h<-1>，反应温度=350℃)，当Mn、Ba质量含量分别为5％和15％时，储存性能最佳，穿透时间为651 s，饱和储存量为397.9 μmol·g<-1>，出口NO<,2>/NO<,x>摩尔比为70％。就储存性能而言，Mn/Ba/Al<,2>O<,3>催化剂优于传统的NSR催化剂Pt/Ba/Al<,2>O<,3>，具有较好的实际应用价值。
其次，考察Mn/Ba/Al<,2>O<,3>催化剂的储存及脱附性能。Mn/Ba/Al<,2>O<,3>催化剂的NO氧化储存性能受储存反应温度、催化剂热老化及SO<,2>影响。在200～400℃温度范围储存能力较强；催化剂800℃热老化后，氧化活性和储存能力降低；SO<,2>存在下，NO氧化储存能力显著降低，但初步显示出良好的SO<,x>吸附性能。Mn/Ba/A<,2>O<,3>催化剂中，MnO<,x>(MnO<,2>和Mn<,2>O<,3>)主要以MnO<,2>形式存在，具有活化O<,2>的作用，是氧化NO的主要活性物质，BaO为NO<,x>的储存活性位。MnO<,x>中存在大量的晶格氧，并可从气相氧中得到补充，这是其氧化活性高的主要原因；MnO<,x>与BaO有较大的接触面积，因而NO<,x>能被快速储存。经过800℃高温老化，MnO<,x>转变为MnO<,3>O<,4>，部分丧失氧化NO的功能，导致催化剂储存性能退化。储存气体中的SO<,2>与BaO形成硫酸盐，致使催化剂失去储存功能；SO<,3>还毒化MnO<,x>，导致催化剂失活。高温储存机理与低温储存机理显著不同。低温下，NO和O<,2>通过MnO<,x>、Al<,2>O<,3>和BaO表面分子吸附，形成亚硝酸盐，一部分亚硝酸盐氧化形成硝酸盐。高温下，则主要经过NO的氧化，然后形成亚硝酸盐和硝酸盐，亚硝酸盐进一步氧化为硝酸盐。再次，考察组合催化剂对NO<,x>的储存．还原脱除性能。将Mn/Ba/Al203催化剂、Pt/Ba/Al<,2>O<,3>按照机械混合和分床层进行组合后，组合催化剂也具有优异的储氮性能，尤其是较长的穿透时间对提高储存．还原脱氮效率提供了保障。还原剂的种类对各催化剂的储存还原脱氮效率有显著影响，还原剂的还原活性顺序为：H<,2>>C<,3>H<,6>>CO。热力学计算分析认为，还原期，存在还原剂与NO、O<,2>的竞争反应，从反应产物得到证明。反应温度也显著影响各催化剂上的脱氮效率，300～450℃范围，各催化剂均有相对较高的NO<,x>转化率，两种组合催化剂上各温度的NO<,x>转化率相近，均比Pt/Ba/Al<,2>O<,3>高出10％左右。SO<,2>使各催化剂NO<,x>储存．还原转化率显著降低，且SO<,2>含量越高，降低越显著。当SO<,2>含量为25x10-6时，组合催化剂Mn/Ba/Al<,2>O<,3>-Pt/Ba/Al<,2>O<,3>和Mn/Ba/Al<,2>O<,3>+Pt/Ba/Al<,2>O<,3>具有相对较高的NO<,x>转化率。
最后对反应机理进行探讨。Mn/Ba/Al<,2>O<,3>催化剂上，储存-还原反应中，储存期，MnO<,x>主要以MnO<,2>形式存在，具有较高的氧化NO活性，还原期MnO<,x>主要以Mn<,2>O<,3>形式存在，具有一定的还原NO<,x>活性。BaO作为储存组分，储存和释放NO<,x>。当反应气体中含有SO<,2>时，将SO<,2>氧化并形成硫酸盐，该硫酸盐在还原条件下稳定。PUBaJAl203催化剂上，还原期，Pt以Pt°分散在催化剂表面，具有较好的催化还原NO<,x>活性。当反应气体中含有SO<,2>时，储存期，储存组分BaO逐渐硫酸盐化，且在还原期释放出部分SO<,2>，SO<,2>将n转化为PtS物种，氧化和还原性能降低。组合催化剂上NO<,x>的储存-还原机理分析认为：储存期，NO经MnO<,x>氧化为NO<,2>，NO<,2>通过MnO<,x>溢流到储存组分形成硝酸盐和亚硝酸盐；还原期，硝酸盐和亚硝酸盐分解释放出NO<,x>，在Pt的催化作用下被还原剂还原。耐硫机理，储存期，SO<,2>被MnO<,x>氧化为SO<,3>，SO<,x>通过MnO<,x>溢流到邻近的BaO上，生成硫酸盐和亚硫酸盐而被吸收，因而Mn/Ba/Al<,2>O<,3>催化剂作为SO<,2>阱，起到保护Pt/Ba/Al<,2>O<,3>催化剂的作用。还原期，由于没有Pt的作用，硫酸盐和亚硫酸盐在反应气氛下不易释放出SO<,2>，因此，还原期SO<,2>对Pt的毒害程度大大降低。