第三代NO-,x-儲存還原催化劑Pt-K-TiO-,2--ZrO-,2-儲存和抗硫性能研究.pdf

1、NOx儲存-還原（NSR）法是消除稀燃NOx的一種有效方法。目前廣泛研究的Pt/Ba/AlO23催化劑體系抗硫性能差。本文以堿金屬K代替堿土金屬Ba作為儲存劑、以TiO2-ZrO2復合氧化物代替Al2O3，制備了Pt/K/TiO2-ZrO2催化劑。詳細考察了載體焙燒溫度對催化劑儲存、抗硫和再生性能的影響，同時考察了K負載量、儲存劑種類和載體效應對催化性能的影響，并對儲存機制進行了深入研究。 NOx儲存實驗結果表明，隨載體焙燒溫

2、度升高，催化劑對NOx的儲存量呈先增大后減小的趨勢，800℃焙燒時，催化劑具有最大的NOx儲存量。N2吸附脫附、XRD、TPD和in-situ DRIFTS等結果表明，影響儲存能力的直接因素是載體的表面性能和K物種形態(tài)，與比表面積大小無明顯關系。隨焙燒溫度升高，載體由無定形結構轉變?yōu)閆rTiO4晶體結構，B酸位轉變?yōu)長酸位，表面酸量明顯下降，同時，K物種由-OK鍵和氧化物逐漸轉變?yōu)镵2CO3。由不同K物種形成的硝酸鹽的穩(wěn)定性次序為：K2

3、CO3>氧化物>-OK鍵。 隨載體焙燒溫度升高，硫酸鹽脫附溫度提高，催化劑抗硫性能逐漸減弱。H2-TPR結果表明，載體于500℃焙燒的樣品中硫酸鹽從200℃左右開始分解，在500℃之前基本完全脫附，還原溫度比傳統(tǒng)催化劑Pt/Ba/Al2O3降低200℃以上；載體于650℃焙燒時完全脫附溫度升至約610℃；800℃焙燒時，脫附峰溫升至625℃。K物種的存在形式影響硫酸鹽的穩(wěn)定性，K2CO3的分解降低了硫酸鹽脫附溫度。載體于650℃

4、焙燒的樣品硫化再還原后，儲存能力最強；但載體于500℃焙燒的樣品再生性能最好，儲存能力達到新鮮催化劑的90％。載體于500或650℃焙燒，Pt/K/TiO2-ZrO2催化劑能同時較好地兼顧儲存和抗硫性能。 K2CO3負載量（5～30wt％）與催化劑儲存能力呈順變關系，但負載量大，硫酸鹽脫附溫度高，抗硫性能下降，K2CO3負載量不宜超過15wt％。儲存組分Li、K、Ba、Mg和Sr對催化性能有不同影響，K和Li是儲存和抗硫性能兼

5、顧的適宜選擇。載體效應的研究表明，TiO2-ZrO2與儲存組分的作用最強，抗硫性能最好；Al2O3載體上儲存組分易形成較大顆粒且難以脫除硫酸鹽，抗硫性能最差。 DRIFTS結果表明，載體于500℃焙燒時，反應路徑主要是NO直接氧化成硝酸鹽以及歧化反應生成硝酸鹽：于650℃焙燒時，反應路徑主要是NO直接氧化成硝酸鹽以及亞硝酸鹽；進一步提高焙燒溫度至800℃，反應路徑主要為NO直接氧化成硝酸鹽，并以三維方式向體相擴散。隨載體焙燒溫