FER分子篩中堿金屬和堿土金屬對(duì)C-,2-H-,2--SCR的影響作用.pdf

1、以烴為還原劑，在貧燃發(fā)動(dòng)機(jī)和柴油機(jī)自然排氣溫度(300-400℃)附近，如何高選擇性地還原消除其中的NOx是世界矚目的研究課題。本課題以C2H2為還原劑，研究在富氧條件下選擇催化還原NOx(C2H2-SCR)的有效催化劑，以期為貧燃發(fā)動(dòng)機(jī)和柴油機(jī)尾氣中NOx的實(shí)用消除提供依據(jù)。 本文從提高NOx的選擇性催化還原(SCR)的低溫活性出發(fā)，研究了富氧條件下以C2H2為還原劑在多種金屬離子(Mn+)交換的鎂堿沸石(FER)上的NOx選

2、擇催化還原反應(yīng)。發(fā)現(xiàn)當(dāng)HFER分子篩的質(zhì)子部分被Na，Ba，Mg等金屬離子交換后對(duì)C2H2-SCR反應(yīng)的催化活性高于HFER本身。首次提出在FER上引入適量堿金屬及堿土金屬有利于C2H2選擇催化還原NOx。 研究發(fā)現(xiàn)少量Na(交換度為11.8％)在FER分子篩中有利于促進(jìn)目標(biāo)反應(yīng)，而大量Na存在于該分子篩中則抑制了NOx的選擇催化還原消除，從而研究提出了Na+在C2H2-SCR反應(yīng)中的作用因含量不同而不同的相應(yīng)機(jī)制。結(jié)合NOx-

3、TPD，F(xiàn)TIR表征手段，提出活性含N物種(NO+，雙齒硝酸根和橋式硝酸根)在催化劑表面的生成是C2H2-SCR的關(guān)鍵步驟。少量Na的加入促進(jìn)了分子篩上活性硝酸根(雙齒硝酸根和橋式硝酸根)的吸附。過(guò)量Na在分子篩上不能進(jìn)一步促進(jìn)活性硝酸根生成，而是有利于生成惰性NaNO3。此外，由于大量的質(zhì)子被Na取代，NO氧化為NO2這一反應(yīng)步驟被顯著抑制，從而明顯降低了活性含N物種(NO+，雙齒硝酸根和橋式硝酸根)的生成速率。因此，大量Na在FER

4、分子篩中反而不利于C2H2-SCR反應(yīng)。此外，我們發(fā)現(xiàn)，NO+也是主要的活性含N物種，該物種主要生成于HFER分子篩上。大量Na的加入顯著抑制了該含N物質(zhì)的生成，這也是FER中大量Na不利于目的反應(yīng)的原因之一。 少量Na在FER分子篩中的加入不僅促進(jìn)了目的反應(yīng)，還明顯抑制了C2H2的非選擇性氧化，從而使C2H2-SCR在Na-H-FER(交換量為11.8％)分子篩上NOx的最高消除轉(zhuǎn)化率達(dá)到了91％。該結(jié)果比相同條件下的HFER