分子筛催化材料上氧化亚氮催化分解和还原反应的研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 沈群 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2010-05-30 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 郝郑平 |
| 关键词 | 氧化亚氮 催化分解 催化还原 铁修饰 离子交换法 Nitrous Oxide Catalytic Decomposition Catalytic Reduction Iron-modified Ion-exchange Method |
| 其他题名 | Studies on Catalytic Decomposition and Reduction of Nitrous Oxide over Zeolite-Based Catalysts |
| 学位专业 | 环境工程 |
| 中文摘要 | 催化分解和还原技术是目前应用于工业氧化亚氮减排最有前景的一种方 法，而基于分子筛制备的催化材料是目前应用于该技术最有吸引力的一个催化剂 体系。论文采用浸渍法和离子交换法制备了一系列过渡金属改性的分子筛催化材 料。采用多种分析测试手段对催化材料的理化性质进行了系统的表征研究，考察 了催化材料在氧化亚氮的催化分解和还原中的反应性能，探讨了材料的理化性质 和反应行为的关系，研究了催化反应的微观机理，得到了一系列的研究结果和规 律性的认识。具体内容如下： 1、Co/zeolite 和Fe-zeolite 催化材料上N2O 催化分解反应 由于分子筛孔径结构的不同，浸渍法制备的Co/zeolite 催化材料上钴的存在 位置和形式随着分子筛载体的不同有所差别。钴在Beta 和ZSM-5 分子筛上主要 以尖晶石型Co3O4 的形式存在于载体的外表面，而在USY 分子筛上钴主要是以 氧化物形式存在于分子筛孔道内并且与载体形成较强的相互作用。Co/zeolite 催 化材料的N2O 催化分解活性不仅与活性组分钴的存在形式和存在部位有关，而 且与载体的酸强度也有直接的关系。Co/Beta 催化剂由于其具有尖晶石型Co3O4 活性位以及载体上强的酸性位在N2O 的催化分解中展现出最好的活性。 通过离子交换法制备的Fe-zeolite 催化剂的活性位主要是孔道内离子交换上 去的单体铁和聚合铁氧化物物种。USY 相比于Beta 和ZSM-5 分子筛来说其具有 较宽的孔径，提高了铁离子的交换量，从而增加了反应的活性位。因此，Fe-zeolite 催化剂的催化活性结果与Co/zeolite 不同，Fe-USY 催化剂显示出最好的活性。 虽然O2、H2O 的存在一定程度的抑制Fe-USY 的N2O 的催化分解活性，但是NO 的存在能明显的对N2O 分解起到促进作用，从而可以弥补O2、H2O 造成的活性 下降的负面影响。 2、贵金属修饰的Fe-USY 双金属催化材料上N2O 催化分解反应 添加少量的贵金属在Fe-USY催化剂上的修饰可以大大提高其N2O催化分解 的活性。和铑、钌、钯相比，铱的提高效果最为明显。当铱含量在0.5-2%范围 内的Ir/Fe-USY 双金属催化剂的催化活性随着含量的增加而提高。然而在 Ir/Fe-USY-0.1%催化剂上，其催化活性和高含量铱的Ir/Fe-USY-2%催化剂相当，且NO 的存在仍对其有促进作用。这可能是在少量铱和铁的同时存在相互产生了 协同作用，从而Ir/Fe-USY-0.1%兼具了高催化活性和NO 对活性正面影响的优点。 3、Fe-USY 催化剂在N2O 催化还原中的研究 研究发现Fe-USY 对N2O 选择性催化还原反应仍然展现了较好的催化活性。 其中CH4 相比于NH3、CO 来说是最有效的还原剂，反应在400 oC 就能达到N2O 的全转化。然而O2、NO、H2O 的存在都会对反应有抑制作用，这限制了该方法 在实际中的应用。通过原位红外手段我们发现甲氧基和甲酸基是N2O的CH4-SCR 的反应中间物种。当O2 存在时，O2 也会参与中间产物的进一步氧化成CO和CO2。 而NO 存在时，不仅发生了N2O 的CH4-SCR 反应，同时也进行了NO 促进的 N2O 分解反应。从而O2 和NO 的存在都对N2O 的CH4-SCR 反应产生了抑制作 用。 |
| 学科主题 | 纳米材料与减排技术 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2011-04-26 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/581]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_环境纳米材料实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 沈群. 分子筛催化材料上氧化亚氮催化分解和还原反应的研究[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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