甲烷選擇性催化還原NO鈷磷酸鋁分子篩的催化性能及其反應(yīng)機(jī)理研究.pdf

1、NO的環(huán)境危害包括產(chǎn)生光化學(xué)煙霧、破壞臭氧層和形成酸雨等，是不可忽視的大氣污染物。近年來(lái)，NO的濃度呈逐年上升的趨勢(shì)，限制其排放并且有效治理NO污染已成為保護(hù)環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展的重大任務(wù)之一。在諸多NO的脫除方法中，甲烷選擇性催化還原法(CH4-SCR)由于其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)和實(shí)用價(jià)值得到廣泛關(guān)注。
　　 磷酸鋁分子篩具有良好的水熱穩(wěn)定性，可克服傳統(tǒng)的CH4選擇性催化還原NO催化劑在水熱條件下容易失活的缺陷。Co物種價(jià)態(tài)多變，在CH4-

2、SCR的催化劑中有著廣泛的應(yīng)用。本課題組之前的研究已經(jīng)證實(shí)鐵磷酸鋁分子篩具有良好的CH4催化還原N2O活性和穩(wěn)定性。因此本文主要研究了鈷磷酸鋁分子篩甲烷選擇性催化還原NO的活性及反應(yīng)機(jī)理，在此機(jī)理的指導(dǎo)下對(duì)鈷磷酸鋁分子篩的改性進(jìn)行了探索，得到如下主要研究成果:
　　 (1)分別以水熱合成及離子交換法制備了CoAlPO-5和Co/ZSM-5催化劑，X射線衍射表征結(jié)果證實(shí)合成的CoAlPO-5催化劑具有典型的AlPO-5分子篩的骨架

3、結(jié)構(gòu)，考評(píng)結(jié)果發(fā)現(xiàn)CoAlPO-5催化劑的活性明顯低于Co/ZSM-5分子篩。以CH4、NO、CH4程序處理催化劑后，XPS和紫外可見光譜表征結(jié)果證實(shí)Co/ZSM-5催化劑中的Co物種能形成順暢的Co2+/Co3+循環(huán)，而CoAlPO-5催化劑中的Co物種則不能，并且Co2+/Co3+循環(huán)是建立在骨架外鈷氧化物種上的。
　　 （2基于上述催化機(jī)理研究，在CoAlPO-5上浸漬鈷制得Co/CoAlPO-5，其NO轉(zhuǎn)化率最多提高了五

4、倍，而水熱合成法制備的CoZSM-5催化活性大幅降低。表征結(jié)果顯示，Co/CoAlPO-5上浸漬的鈷是且僅是Co氧化物，而CoZSM-5中沒(méi)有Co氧化物種的存在。
　　 (3)通過(guò)研究Ce的負(fù)載量對(duì)Ce/CoAlPO-5催化劑催化活性影響情況，發(fā)現(xiàn)少量負(fù)載Ce即可大幅提高CoAlPO-5催化劑的活性。H2-TPR表征結(jié)果證實(shí)負(fù)載的Ce與CoAlPO-5催化劑中Co存在較弱的相互作用，可能是這種相互作用提高了CoAlPO-5的催化