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、車用和船用柴油機尾氣中排放的大量氮氧化物和小分子碳?xì)浠衔?HC)是移動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)因其能夠同時脫除柴油機尾氣中氮氧化物和小分子有機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等表征手段對催化劑進(jìn)行表征，并對催化反應(yīng)機理進(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，

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，涂層方法對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