银物种在银/氧化铝选择性还原NOx 中的作用及其应用研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 李毅 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2010-05-01 |
| 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 | 银的难溶化合物 氮氧化物 选择性催化还原 银物种 烯醇式物种 Al2O3 supported Ag compound catalysts NOx selective catalytic reduction Ag species enolic species. |
| 其他题名 | Mechanistic and Practical Studies of Ag Species on the Selective Catalytic Reduction of NOx over Ag/Al2O3 |
| 学位专业 | 环境科学 |
| 中文摘要 | 选择性催化还原NOx（SCR）技术，即在富氧条件下将NOx 选择性催化还 原成无污染的N2 和H2O，是一种有效的净化NOx 污染的技术。在已报道的 HC-SCR 催化剂中Ag/Al2O3 催化剂具有非常好的活性，但在实际使用过程中存 在Ag 流失的问题。至今，NOx 选择性催化还原的整个反应机理还没有完全探明， 同时，Ag/Al2O3 催化剂上Ag 的赋存状态也成为研究者关注的新焦点。本论文分 别以C3H6 和C2H5OH 作为HC 和含氧HC 的模型化合物，利用活性评价、比表 面积（BET）、X 射线衍射光谱（XRD）、X 光电子能谱（XPS）、透射电子显微 镜（TEM）、漫反射紫外可见光谱（UV-Vis）、电感耦合等离子体发射光谱仪 （ICP-OES）、H2-O2 滴定、原位红外光谱(in situ DRIFTS)以及同步辐射分子束质 谱（SR-MBMS）等研究手段，深入研究了Ag/Al2O3、AgCl/Al2O3、Ag2SO4/Al2O3 和Ag3PO4/Al2O3 催化剂上银物种在选择性催化还原NOx 反应中的作用及其催化 反应机理，研究了整体催化剂的制备，并对改善催化剂耐硫性能、改进表面活性 中心状态以提高选择性还原NOx 活性进行了初步探讨。 (1) 阐明了含银催化剂上HC 选择性还原NOx 反应的主要活性物种是Ag(I)。 Ag3PO4/Al2O3、Ag2SO4/Al2O3 和AgCl/Al2O3 催化剂中引入阴离子的强吸电子能力 可以保持Ag 的强正电性，稳定Ag 以氧化态存在，银的正电性是决定催化剂本 征活性（TOF）的重要因素。AgCl/Al2O3 催化剂虽然具有最高的本征活性，但是 AgCl 颗粒高度结晶导致催化剂表面活性中心Ag(I)的数量大幅减少，造成催化剂 的起燃温度略微向高温方向移动。 (2) 利用同步辐射与分子束质谱组合技术，证实了C2H5OH 部分催化氧化中 形成的烯醇式物种主要是乙烯醇，完整的分子结构为 (CH2=CH-O-)-Ag+，克服了 原位红外仅能指针复杂分子特征结构的缺陷。确定Ag3PO4/Al2O3、Ag2SO4/Al2O3 和AgCl/Al2O3 催化剂上C2H5OH、C3H6 选择性催化还原NOx 的路径、机理与 Ag/Al2O3 催化剂相似，C2H5OH 部分氧化形成大量的与活性中心Ag(I)结合的烯 醇式物种在关键中间体NCO 的形成方面起到重要作用：(CH2=CH-O-)-Ag+ + NO + O2 (NO3 -) → Ag-NCO+ NO + O2 → N2 + CO2。Ag3PO4/Al2O3、Ag2SO4/Al2O3、 AgCl/Al2O3 催化剂上活性中心Ag(I)的表面浓度较低，影响了表面烯醇式物种的形成，是导致HC 选择性还原NOx 低温活性略有下降的主要原因。Ag/Al2O3、 Ag2SO4/Al2O3、Ag3PO4/Al2O3 催化剂上少量的Ag0 有利于低温条件下还原剂C3H6 的部分氧化反应，促进C3H6 选择性还原NOx 的反应。 (3) 难溶性含Ag 催化剂的高活性与成功制备，为解决Ag/Al2O3 整体催化剂 制备及使用过程中出现的活性组分流失与再分布，提供了新的思路，具有良好的 实用价值。催化剂中引入阴离子的强吸电子能力可以保持Ag 的强正电性，稳定 Ag 以氧化态存在，减少活性组分的流失。Ag3PO4/Al2O3 和AgCl/Al2O3 整体催化 剂表现出较好的NOx 净化能力，基本上再现了实验室内粉末催化剂的结果，具 备了良好的应用化前景。 (4) Ag/Al2O3-C2H5OH 组合体系、AgCl/Al2O3-C2H5OH 组合体系的耐硫性能 有极限，且与载体形貌有关。调变反应气氛（H2-C2H5OH-SCR-NOx）、提高 Ag/Al2O3 催化剂的焙烧温度和调变载体酸碱性都不能根本上改善催化剂的抗硫 性能。使用初湿浸渍法制备可以一定程度上改善AgCl/Al2O3 催化C2H5OH 选择 性还原NOx 的耐硫性能。 (5) 载体的形态影响活性组分Ag(I)的分散程度，从而影响AgCl/Al2O3 催化 C2H5OH 选择性还原NOx 反应的活性，以不同形态AlOOH 制备的AgCl/Al2O3 催化剂的活性顺序为：絮状优于针状优于棒状。使用絮状载体和初湿浸渍法制备 AgCl/Al2O3 催化剂有利于活性组分在载体表面的铺展，高分散的活性组分Ag(I) 有利于C2H5OH 选择性还原NOx 活性的提高。 |
| 学科主题 | 环境化学 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2011-04-25 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/569]  |
| 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 | 李毅. 银物种在银/氧化铝选择性还原NOx 中的作用及其应用研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2010. |
入库方式： OAI收割
来源：生态环境研究中心
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