改性Cu-SSZ-13分子篩上NH3選擇性催化還原NO的性能研究.pdf

1、氮氧化物是柴油車尾氣中的主要污染物之一，氨氣選擇性催化還原技術(shù)是脫除NOx最有效的方法，其中催化劑的研發(fā)是核心技術(shù)。銅基分子篩催化劑因表現(xiàn)出優(yōu)異的脫硝性能而成為目前研究的重點(diǎn)。本文制備了一種廉價(jià)環(huán)保型的Cu-SSZ-13分子篩，針對(duì)該催化劑脫硝活性及抗毒性能的局限性，又用過渡金屬元素負(fù)載對(duì)其進(jìn)行了改性，并系統(tǒng)地研究了改性Cu-SSZ-13催化劑的脫硝性能。
　　首先以價(jià)廉的銅銨絡(luò)合物為模板劑，采用“一步水熱法”合成Cu-SSZ-1

2、3分子篩。該催化劑在空速為100,000h-1、溫度為200℃-400℃時(shí)，NO的轉(zhuǎn)化率達(dá)到90％以上。XRD和BET結(jié)果表明該催化劑具有SSZ-13的特征峰和很高的結(jié)晶度，而且較大的比表面積和孔容符合微孔結(jié)構(gòu)特征，有利于氣體吸附。SEM結(jié)果顯示該催化劑具有規(guī)則的六面體形貌。EPR和H2-TPR結(jié)果表明該催化劑具有良好的氧化還原性能，其中孤立的Cu2+是主要的活性物種。
　　其次，為了拓寬活性溫度窗口以應(yīng)對(duì)復(fù)雜多變的機(jī)動(dòng)車尾氣組分

3、和溫度。用過渡金屬Fe和Ce對(duì)Cu-SSZ-13進(jìn)行改性。同時(shí)考察了三種不同的負(fù)載方法對(duì)脫硝活性的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)液體離子交換法制備的催化劑性能最好。從XRD和SEM結(jié)果中發(fā)現(xiàn)Fe/Cu-SSZ-13、Ce/Cu-SSZ-13和Cu-SSZ-13顯示出相同的特征峰和形貌，表明金屬負(fù)載并不能改變催化劑的晶型結(jié)構(gòu)和表面形貌。然而H2-TPR、XPS和UV-Vis DRS分析發(fā)現(xiàn)離子改性豐富了鐵和鈰的活性物種，低氧化價(jià)態(tài)的金屬離子比例增多，使得

4、氧空缺位增多，促進(jìn)NO到NO2的氧化，加速快速SCR反應(yīng)速率。而且過渡金屬物種的還原峰出現(xiàn)，增強(qiáng)了催化劑的氧化還原能力。原位紅外對(duì)Fe/Cu-SSZ-13脫硝機(jī)理的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)在低溫NH3-SCR反應(yīng)中，NH3吸附于Brnsted和Lewis酸位，NO+O2吸附于催化劑上反應(yīng)生成cis-N2O22-、NO+和NO3-重要活性中間體，然后被NH3還原主要生成N2。
　　最后對(duì)催化劑的脫硝活性、選擇性、抗高空速性能、抗中毒性能、水熱穩(wěn)

5、定活性及原料氣對(duì)活性的影響進(jìn)行了探究。Fe/Cu-SSZ-13在高空速150,000h-1、400℃以上時(shí)仍表現(xiàn)出85%以上的NO轉(zhuǎn)化率，提高了高溫催化活性；而Ce的負(fù)載則提高了200℃以下的低溫催化活性。改性后的催化劑N2選擇性在測試溫度范圍內(nèi)接近100%，抗水熱穩(wěn)定性也得到提高，而且抗積碳、耐水抗硫中毒性能也進(jìn)一步提高，在300℃、100mg/LSO2、5%H2O、5%C2H4和5%CO2存在時(shí)仍能表現(xiàn)出90%以上的NO轉(zhuǎn)化率。過渡