乙炔在ZSM-5和ferrierite基催化劑上選擇還原氮氧化物的機(jī)理研究.pdf

1、汽車(chē)尾氣中的氮氧化物對(duì)大氣環(huán)境造成了越來(lái)越嚴(yán)重的污染，它的有效去除受到世界的廣泛關(guān)注。烴類(lèi)選擇催化還原氮氧化物法(HC-SCR)是消除稀燃發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣中NOx的最有效方法。本論文從探索稀燃條件下乙炔和氮氧化物在ZSM-5和ferrierite(FER)分子篩基催化劑上的吸附規(guī)律，及其與乙炔選擇還原氮氧化物反應(yīng)(C2H2-SCR)活性之間的關(guān)系出發(fā)，研究開(kāi)發(fā)了具有低溫高活性的C2H2-SCR反應(yīng)催化劑，并探討了其反應(yīng)機(jī)理。
　　 對(duì)

2、于1600 ppm NO+800 ppm C2H2+10％02+N2體系，研究發(fā)現(xiàn)2500C在HFER分子篩上，氮氧化物的消除轉(zhuǎn)化率為70％，是HZSM-5的3倍。
　　 為探索上述與HZSM-5相比，HFER活性高的原因，用原位紅外光譜研究比較了這兩種分子篩上NO+O2共吸附生成硝酸根的相對(duì)速率，發(fā)現(xiàn)(1)上述兩種分子篩上吸附NOx生成硝酸根的速率，正比于C2H2-SCR反應(yīng)中其上氮氧化物的轉(zhuǎn)化率；(2)在C2H2-SCR原位

3、反應(yīng)穩(wěn)態(tài)紅外光譜中，這兩種分子篩上未出現(xiàn)硝酸根物種的紅外吸收峰(1629和1598 cm-1)。基于這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提出并論證了C2H2-SCR反應(yīng)的控速步驟為硝酸根物種在分子篩表面上的生成。與HZSM-5相比，HFER分子篩上硝酸根物種的形成能力較強(qiáng)，是其低溫活性高于HZSM-5的主要原因。
　　 通過(guò)原位紅外光譜對(duì)C2H2-SCR反應(yīng)的跟蹤，排除了前人諸多文獻(xiàn)提出乙酰胺為反應(yīng)活性中間物種的可能性。提出并論證了甲酰胺為分子篩上C

4、2H2-SCR反應(yīng)的重要活性中間物種。甲酰胺物種來(lái)源于硝酸根與C2H2的反應(yīng)，并對(duì)NO+O2(及硝酸根)有相當(dāng)高的反應(yīng)活性。由此，提出了HFER和HZSM-5基催化劑上的C2H2-SCR反應(yīng)機(jī)理。
　　 在HZSM-5和HFER分子篩中擔(dān)載2％Zr，顯著促進(jìn)了催化劑上硝酸根物種的生成。相應(yīng)地，顯著提高了分子篩對(duì)C2H2-SCR反應(yīng)的活性：在250℃使氮氧化物轉(zhuǎn)化率分別由原來(lái)的20％提高至53％(HZSM-5)以及70％到78％(