富氧條件下烴類選擇還原氮氧化物過(guò)程研究.pdf

1、在催化劑與介質(zhì)阻擋放電等離子體相結(jié)合體系中，研究了在富氧條件下烴類選擇還原氮氧化物過(guò)程中等離子體與催化作用的協(xié)同效應(yīng)及單純催化劑作用下烴類選擇性催化還原氮氧化物表面中間物種的組成與性質(zhì)，取得了一些有意義的結(jié)果。 1.采用不同放電等離子體在低溫下對(duì)CH<,4>活化和NO的轉(zhuǎn)化進(jìn)行了研究，結(jié)果表明脈沖火花放電，脈沖流光放電(針-板式)能夠活化甲烷，但是在含N<,2>和O<,2>的氣氛中放電能合成大量氮氧化物，而脈沖流光放電(線一筒式

2、)、介質(zhì)阻擋放電(正脈沖和交流)雖然對(duì)甲烷活化較弱但能夠活化轉(zhuǎn)化 NO。以 CH<,4>為還原劑，將介質(zhì)阻擋放電等離子體與 In/ZSM-5 催化劑相結(jié)合，使得CH<,4>還原氮氧化物的低溫活性得以大幅提高：在 300℃下，當(dāng)使用 0.03％ NO/0.05％CH<,4>/2％O<,2>/N<,2>為原料氣，7200 h<'-1>空速，輸入放電能量密度為 208 J1<'-1>的條件下，單純等離子體、單純催化及二者共同作用下的 NO<,

3、x> 脫除率分別為24％、25％和65％。 2.在 Co-ZSM-5 催化劑上，使用 0.05％NO/15％O<,2>/0.1％折合碳數(shù)HC/N<,2>為原料氣，在150-350 ℃，空速12000 h<'-1>以及等離子體與催化劑協(xié)同作用下C<,2>H<,2>和C<,2>H<,4>還原NO<,x>的活性明顯好于CH<,4>，而且C<,2>H<,2>較之C<,2>H<,4>還原活性更好一些。以C<,2>H<,2>為例，輸入放電能

4、量密度為 140 J 1<'-1>，150℃，單純等離子體、單純催化及二者共同作用下的NO<,x> 脫除率分別為-3％、24％、53％；200℃時(shí)，它們分別為-7.5％、34％、67％。 3.275 ℃下，由含 NO/C<,2>H<,4>/O<,2>的標(biāo)準(zhǔn)三組份氣體處理Co-ZSM-5 催化劑得到的表面中間物種 NC<,a>O<,b>H<,c>與NO/O<,2>氣流反應(yīng)比單獨(dú)與NO或者O<,2>反應(yīng)生成更多的N<,2>，表明此類

5、中間物種只能被(NO+O<,2>)有效氧化為N<,2>，CO和CO<,2>。采用MS，IRAS及GC-MS聯(lián)用的分析方法對(duì)以上表面物種NC<,a>O<,b>H<,c>與NO/O<,2>氣流反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行了分析，確定了表面物種中 N，C，H 三種元素的平均原子數(shù)之比為1.0∶1.8∶5.0(由于產(chǎn)物CO，CO<,2>和H<,2>O中的氧元素既可能來(lái)自于表面物種中的氧，也可能是來(lái)自于氣相的NO 和 O<,2>，故無(wú)法確定氧元素的含量)。并估算

6、了由以上方法得到的表面中間物種的濃度大約為 1.7×10<'-19>molecules(g-catalyst)<'-1>(假定一個(gè)表面物種中只含有一個(gè) N 原子)。這是國(guó)際上對(duì)NO<,x>烴類選擇催化還原過(guò)程表面中間物種組成及濃度實(shí)驗(yàn)測(cè)定的首次報(bào)導(dǎo)。 4.采用程序升溫和原位發(fā)射光譜診斷技術(shù)等對(duì)等離子體與催化劑協(xié)同作用的機(jī)制進(jìn)行了初步研究和探討。氣相或吸附的烴類分子中C-H 鍵，催化劑表面中間物種中C-N鍵及氣相NO<,x>中N-