富氧條件下Mn-HFBZ上CH-,4-選擇催化還原NO的研究.pdf

1、NOx(NO+NO<,2>，其中NO占95％)作為大氣的主要污染物之一，它不僅對人體的呼吸器官、皮膚有刺激，同時也是酸雨、光化學(xué)煙霧形成的主要物種或引發(fā)物。由它引發(fā)的環(huán)境污染問題，會對人的身體健康和生態(tài)環(huán)境構(gòu)成巨大威脅。因此有效控制和治理NOx已成為目前環(huán)境保護(hù)中一項迫在眉睫的任務(wù)。目前，在較多的消除NO的方法中，甲烷選擇催化還原NO是一種極具應(yīng)用前景的方法。選擇具有高活性、選擇性和抗SO<,2>和H<,2>O毒化性能的催化劑是將該技術(shù)

2、投入實際應(yīng)用必須首先解決的關(guān)鍵問題，正是在上述研究背景下提出了本論文的研究課題。 本文首次采用了一種具有FAU和BEA兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的復(fù)合沸石分子篩(FBZ)為載體，系統(tǒng)地研究了Mn交換FBZ催化劑(MnH-FBZ)催化CH<,4>還原NO的催化性能，并應(yīng)用XRD，F(xiàn)T-IR， SEM，NH<,3>-TPD，H<,2>-TPR等現(xiàn)代的分析技術(shù)對催化劑進(jìn)行了表征?？疾炝藦?fù)合結(jié)構(gòu)催化劑的抗H<,2>O和SO<,2>毒化性能。研究結(jié)果

3、表明沸石分子篩的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)直接影響催化劑的CH<,4>-SCR．性能，催化劑抗SO<,2>和H<,2>O的毒化性能也與沸石載體的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有關(guān)。本論文主要取得了以下幾方面研究進(jìn)展： 1．采用兩步水熱晶化法能成功地合成具有FAU和BEA復(fù)合拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的沸石分子篩FBZ，F(xiàn)BZ的XRD圖中僅觀察到FAU和BEA兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特征衍射峰且沒有其它雜晶峰，應(yīng)用XRD結(jié)果可獲得復(fù)合結(jié)構(gòu)沸石中兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的質(zhì)量相對含量；FBZ的FTIR圖譜中

4、能觀察到FAU和BEA兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特征吸收峰，兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)吸收峰的相對強(qiáng)度與XRD圖一致；為均一橢球型的晶型晶貌，由于BEA結(jié)構(gòu)生長在FAU結(jié)構(gòu)的外表面，因此FBZ的SEM圖與單一Beta沸石的SEM圖較為相近。 2.NH<,3>-TPD結(jié)果表明，H-FBZ上產(chǎn)生了一種新的強(qiáng)酸位，該強(qiáng)酸位能夠被金屬離子交換，且Mn離子交換后該酸位的平均酸強(qiáng)度有所增強(qiáng)。程序升溫氧化(TPO)和H<,2>程序升溫還原(H<,2>-TPR)研究結(jié)

5、果表明，處于離子交換位置的Mn對氧化和還原處理不敏感，在所研究的選擇催化CH<,4>還原NO過程中能保持氧化態(tài)不發(fā)生變化。 3.催化活性測試結(jié)果表明，與MnH-Beta和MnH-Y單一拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)機(jī)械混合催化劑相比，負(fù)載Mn的復(fù)合結(jié)構(gòu)催化劑MnH-FBZ上NO還原為N<,2>的轉(zhuǎn)化率明顯較高，且當(dāng)BEA的質(zhì)量相對含量為60-80％時，復(fù)合結(jié)構(gòu)催化劑顯示出較高的催化活性和CH<,4>選擇性；催化劑的催化活性隨著其中Mn含量的增大而提

6、高，高空速使NO還原為N<,2>的轉(zhuǎn)化率下降；沸石分子篩載體的酸性能促進(jìn)CH<,4>-SCR.反應(yīng)進(jìn)行；O<,2>能促進(jìn)MnH-FBZ催化劑催化CH<,4>還原NO，當(dāng)反應(yīng)體系中無O<,2>時，CH<,4>還原NO 的活性很低(2180×10<'-6>NO+2050×10<'-6>CH<,4>)，隨著反應(yīng)氣流中O<,2>的濃度增大(反應(yīng)溫度773 K)，CH<,4>還原NO的催化活性迅速增大，當(dāng)O<,2>的濃度為2.00％時，催化活性達(dá)