Ce 基催化剂上NH3选择性催化还原NO性能及其反应机理研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 徐文青 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2009-05-01 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 贺泓 |
| 关键词 | 选择性催化还原 氮氧化物 氨 硫中毒 反应中间体 selective catalytic reduction (SCR) NOx NH3 SO2 poisoning reaction intermediates |
| 其他题名 | Performance and Mechanism of the Selective Catalytic Reduction of NO by NH3 over Ce-based Catalyst |
| 学位专业 | 环境科学 |
| 中文摘要 | 随着石油资源供应的紧张和CO2 减排压力的增大，柴油车在全球范围内受 到越来越多的重视。氮氧化物(NOx)是柴油车尾气排放的主要污染物之一，对环 境和人类健康都有很大危害。目前，NH3 选择性催化还原NOx 技术是最有希望广 泛应用于柴油车尾气中NOx 净化的技术之一。本论文研制了新型的Ce/TiO2 催化 剂用于NH3 选择性催化还原NO 反应，以活性评价、XRD、Raman、BET、XPS、 IC、SEM、TEM、TPR、TPD、原位DRIFTS 等研究手段对催化剂进行了系列表 征，并在此基础上建立了催化剂结构与性能的关系，探讨了不同反应温度下催化 反应机理的差异，考察了SO2 对催化剂性能的影响机制，获得了如下创新性成果： (1) 研制了新型的Ce/TiO2 催化剂用于NH3 选择性催化还原NO 反应，在 548~673 K 范围内具有优异的还原NOx 的活性、N2 选择性和抗水性，有望替代 V2O5/TiO2 体系应用于柴油车尾气中NOx 的催化净化。XRD、Raman、BET、XPS、 TPR、TPD 等表征结果表明CeO2 本身优异的氧化还原性能及Ce、Ti 协同作用导 致的催化剂上NH3 吸附能力的增强是Ce/TiO2 体系具有高催化性能的原因。 (2) 阐明了Ce/TiO2 催化剂上NH3 选择性催化还原NO 的反应机理。TPSR、 原位DRIFTS 及动力学实验的结果表明，反应物NH3、NOx 均可以气态或吸附态 参与反应，而在不同温度段，遵循不同的反应机理。在较低温度段(373 K 以下)， 催化剂表面Brønsted 酸性位吸附的NH4 +与NO2 -物种可以反应形成NH4NO2 中间 体，进一步分解生成N2 和H2O，遵循L-H 机理；在较高温度段(340 K 以上)，主 要是Lewis 酸性位上吸附的NH3 发生脱氢反应被活化形成NH2 物种，再直接与 气相NO 反应生成NH2NO 中间体，进一步分解生成N2 和H2O，遵循E-R 机理； 而在600 K 左右，同时还存在有吸附态NOx 与吸附态NH3 物种之间的反应，遵 循L-H 机理。O2 对催化反应的促进作用体现在：一方面可以增强NO 向NO2 的 氧化，即关键中间体硝酸盐的形成；另一方面起到氧化恢复催化剂活性位的作用。 (3) 发现并解释了SO2 对Ce/TiO2 催化剂上NH3 选择性催化还原NO 反应的 影响和作用机制。SO2 的添加对催化活性有一定抑制作用，且反应温度越低，SO2 的影响越明显。BET、IC、XPS、TPD、原位DRIFTS 等结果表明SO2 与Ce/TiO2 催化剂作用，会生成高热稳定性的Ce(SO4)2 和Ce2(SO4)3，不仅阻碍了Ce (IV)与Ce (III)之间的氧化还原循环，也抑制了硝酸盐这一重要反应中间体的吸附，降低 了催化剂的比表面积，最终导致催化活性的下降。而SO2 与NH3 反应生成的 NH4HSO4 会覆盖在催化剂表面堵塞活性位，导致了催化剂低温段的失活。 本论文的研究工作为今后Ce/TiO2 催化剂的改进和实际应用提供了有益的基 础数据，为解决柴油车尾气NOx 净化问题提供了技术储备。 |
| 学科主题 | 环境化学 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2010-06-07 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/356]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_大气环境科学实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 徐文青. Ce 基催化剂上NH3选择性催化还原NO性能及其反应机理研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2009. |
入库方式： OAI收割
来源：生态环境研究中心
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