蜂窩堇青石涂層-錳基催化劑中低溫CH4-SCR催化脫硝性能研究.pdf

1、車用和船用柴油機(jī)尾氣中排放的大量氮氧化物和小分子碳?xì)浠衔?HC)是移動(dòng)污染源的主要存在形式。甲烷選擇性催化還原氮氧化物(CH4-SCR)技術(shù)因其能夠同時(shí)脫除柴油機(jī)尾氣中氮氧化物和小分子有機(jī)物而極具潛力替代氨選擇性催化還原一氧化氮(NH3-SCR)。該技術(shù)利用柴油機(jī)尾氣中以CH4為代表的碳?xì)浠衔餅檫€原劑與尾氣中另一組分NOx發(fā)生催化氧化還原反應(yīng)生成N2、CO2和H2O，以無害化排放，具有廣闊的應(yīng)用前景。在詳細(xì)歸納CH4-SCR近幾年的

2、研究進(jìn)展基礎(chǔ)上，本文采用化學(xué)惰性的蜂窩堇菁石(CC)為結(jié)構(gòu)基體，表面進(jìn)行凹凸棒石(PG)及氧化鋯(ZrO2)涂層處理，負(fù)載活性錳氧化物(MnOx)制備整體式Mnx/PG-CC和Mnx/ZrO2-CC催化劑，考察催化劑的制備條件、操作條件及其結(jié)構(gòu)特性對(duì)其CH4-SCR催化活性的影響。利用BET、FE-SEM、XRD、XPS和TPD等表征手段對(duì)催化劑進(jìn)行表征，并對(duì)催化反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行探究，得到以下結(jié)論:
　　當(dāng)采用凹凸棒石作為涂層載體時(shí)，

3、以Mn(NO3)2為活性組分前驅(qū)體所制備的Mnx/PG-CC催化劑的脫硝活性表現(xiàn)出比較優(yōu)異的低溫CH4-SCR脫硝活性。較佳的制備工藝條件為錳負(fù)載量為11wt％、煅燒溫度為300℃，其脫硝活性在5vol％ O2、CH4/NO=1、溫度為300℃的反應(yīng)條件下可達(dá)到58％的最優(yōu)NO轉(zhuǎn)化率。表征結(jié)果顯示高度分散和均勻分布的MnOx活性組分有助于催化劑的CH4-SCR脫硝活性提高，且有助于NO吸附在載體表面并形成硝酸鹽中間體參與催化反應(yīng)。

4、>　　采用氧化鋯為涂層載體時(shí)，涂層方法對(duì)催化劑的催化活性具有顯著影響。懸浮漿液法制備路線明顯優(yōu)于原位生長(zhǎng)氧化鋯法制備路線。催化劑在O2含量為5vol％，反應(yīng)溫度為250℃時(shí)反應(yīng)條件表現(xiàn)出最優(yōu)脫硝性能60％，其最佳活性溫度及NO轉(zhuǎn)化率均明顯高于凹凸棒石涂層催化劑。在氧化鋯涂層催化劑上，MnOx以MnO2和Mn2O3兩種形式存在，且主要以MnO2形式為主。O2吸附在催化劑表面形成O-，與NO反應(yīng)可以生成N2O活性中間體，甲烷以氣態(tài)形式參與反