雙金屬改性分子篩催化劑在柴油機NH3-SCR反應中的協同效應研究.pdf

1、隨著柴油車產量和保有量的飛速增長以及排放法規(guī)日益嚴格，NOx排放控制技術受到了國內外地廣泛重視，其中SCR技術是目前公認最有價值的柴油機NOx凈化技術之一，而研究開發(fā)環(huán)境友好且高效的專用催化劑則是車用SCR技術領域的核心工作。本文采用離子交換法制備了CuZr/ZSM-5和MnZr/ZSM-5雙金屬改性分子篩型催化劑，并開展了Zr負載量對雙金屬改性分子篩型催化劑性能及理化特性影響規(guī)律及雙金屬間協同效應機理的研究工作。主要得到以下結論：

2、r>　　 (1)雙金屬改性分子篩型催化劑的SCR催化活性實驗結果表明：摻雜Zr后，雙金屬改性催化劑的NH3-SCR反應活性有所提高，活性窗口向低溫方向移動，CuZr/ZSM-5催化劑與Cu/ZSM-5催化劑相比，T50和T90下降10℃左右，而MnZr/ZSM-5催化劑與Mn/ZSM-5催化劑相比，T50和T90下降了40～50℃。
　　 (2)雙金屬改性催化劑的微觀結構和理化特性表征結果表明：Zr的摻雜促進了錳氧化物在催化劑

3、表面的分散，并且抑制了氧化錳的結晶，所以活性金屬氧化物能更好的分布于ZSM-5粉體上；當Zr加入后，金屬離子之間發(fā)生了強烈的相互作用，導致活性金屬氧化物在催化劑表面富集，提高了單位面積上的活性位；Zr的加入使得金屬氧化物的還原峰向低溫方向移動，并且有強烈的氫氣消耗峰出現，表明Zr的適量摻雜可以有效改善金屬改性分子篩催化劑的低溫催化性能。
　　 (3)雙金屬分子篩型催化劑CuZr/ZSM-5和MnZr/ZSM-5在NH3-SCR反

4、應中一般會經過以下反應歷程：(i)Mn3+/Cu+首先被氧氣氧化為Mn4+/Cu2+；(ⅱ)反應氣中的氧氣緊接著與NO反應生成中間產物并以硝酸鹽或者亞硝酸鹽(Mn4+-NxOy/Cu2+-NxOy)的形式存在；(iii)生成的中間產物很不穩(wěn)定，可以與氣氛中的NH3發(fā)生反應，生成N2和H2O，從而將Mn4+/Cu2+再還原為Mn3+/Cu+。
　　 (4)H2O和SO2會在一定程度上降低催化劑的活性，且對催化劑的影響是不可恢復的。