Ag/Al2O3-还原剂组合体系在NOx 选择性催化还原中的应用和机理研究

作者
WU Qiang
链接
摘要

选择性催化还原是最有希望应用于富氧条件下燃烧尾气中NOx 催化净化的 技术之一,Ag/Al2O3-乙醇组合体系因其优异的选择性催化还原NOx 的活性而 具有实际应用前景。本论文以活性评价、原位DRIFTS、TPD、DFT量化模拟计 算、GC/MS、BET、XPS、ICP-OES、TEM及XRD等研究手段,对Ag/Al2O3- 不同还原剂的匹配性能进行了系统地研究,从中发现Ag/Al2O3-不同还原剂组 合体系选择性催化还原NOx 反应的规律,深入研究使用不同还原剂时催化反应 机理的相似性与差异性,并在此基础上考察SO2 对高效Ag/Al2O3-还原剂组合 体系还原NOx的影响,获得了如下的创新性成果: (1) 发现了Ag/Al2O3-不同还原剂组合体系选择性催化还原NOx反应的规 律,阐明了Ag/Al2O3-C1、C2、C3及C4还原剂组合选择性还原NOx的反应机 理。Ag/Al2O3催化剂上,C1还原剂(CH3OH,DME)、C2还原剂(C2H5OH,CH3CHO)、 C3还原剂(C3H6,IPA,1-Propanol和acetone)以及C4还原剂(1-Butanol)选择性还 原NOx反应的性能优劣如下:C4还原剂的还原性能最好,C2与C4还原剂的还 原性能相近,C3还原剂稍弱于C2还原剂的还原性能,而C1还原剂的还原性能 最差。Ag/Al2O3催化C1还原剂选择性还原NOx反应的过程中,HCOO- 物种和 NO3 - 物种是主要的反应中间体,二者之间相互反应生成-NCO 表面吸附物种的 活性较低,因而NOx 的去除率较低;而Ag/Al2O3催化C2、C3 以及C4 还原剂 选择性催化还原NOx的反应的过程中,RCH=CH-O- 物种和NO3 - 物种是主要的 反应中间体,二者之间相互反应生成的-NCO 表面吸附物种的活性很高,因此 NOx的去除率很高。 (2) 阐明了Ag/Al2O3催化剂与SO2的相互作用机制,对Ag/Al2O3催化剂上 表面硫酸盐的形成及存在形式进行了原位表征,提出了合理的硫酸盐的构型。In situ DRIFTS, XPS, TPD, ICP-OES等结果表明硫中毒Ag/Al2O3催化剂表面含有大 量硫酸盐物种,硫酸盐在表面占据了一定量的活性位,从而导致了催化剂表面活 性位数量的下降。DFT 量化模拟计算结果表明硫中毒催化剂上所形成的硫酸盐 主要是以双齿配体的构型存在,而三齿配体构型硫酸盐所占比例很小。硫酸盐在 催化剂表面上的累积效应是红外谱图中硫酸盐的主要特征吸收峰产生蓝移的主要原因。 (3) 成功地解释了高效的Ag/Al2O3-还原剂组合体系选择性催化还原NOx 反应的硫中毒机理。Ag/Al2O3-C2 还原剂组合体系具有很强的抗硫效果;SO2 会明显抑制Ag/Al2O3-C3还原剂组合体系选择性还原NOx的反应;SO2的存在 也会抑制Ag/Al2O3-C4 还原剂组合体系选择性还原NOx 的反应。研究发现C2 还原剂在部分氧化过程中生成含有2 碳(主要)或4 碳的烯醇式物种,SO2的存在 基本不影响该类烯醇式物种与硝酸盐进一步反应生成关键中间体-NCO。而C3 还原剂在部分氧化过程中主要生成3碳烯醇式物种,SO2的存在会明显抑制该类 烯醇式物种与硝酸盐进一步反应生成关键中间体-NCO 的生成,由此导致C3 还 原剂选择性还原NOx活性的降低。C4还原剂在部分氧化过程中主要生成4碳烯 醇式物种,同时也有很少量的C4还原剂分子断链生成2碳或3碳烯醇式物种, 因而Ag/Al2O3-C4还原剂组合体系的抗硫效果介于Ag/Al2O3-C2还原剂组合体 系和Ag/Al2O3-C3还原剂组合体系之间。SO2对NOx选择性催化还原反应的中 毒效应主要是由于催化剂表面硫酸盐的生成不仅阻碍了NO 氧化生成NO3 - 的反 应,而且还阻碍了表面NO3 - 进一步与RCH=CH-O- 物种反应生成关键中间体 -NCO,从而减缓了整个反应的进程。

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
背后的以菱完成签到,获得积分10
1秒前
科研通AI6.4应助yan采纳,获得10
1秒前
1秒前
万能图书馆应助苏苏采纳,获得10
2秒前
xcq0510发布了新的文献求助10
2秒前
yz发布了新的文献求助10
2秒前
dxy发布了新的文献求助20
4秒前
4秒前
doocan发布了新的文献求助10
4秒前
小美完成签到,获得积分10
4秒前
划水的洋完成签到 ,获得积分10
4秒前
初景发布了新的文献求助200
4秒前
5秒前
yz发布了新的文献求助10
5秒前
Lean完成签到 ,获得积分10
5秒前
能干的月光完成签到,获得积分10
6秒前
海对面发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
7秒前
8秒前
君不才发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
8秒前
挽澜完成签到,获得积分10
9秒前
刚刚完成签到,获得积分10
9秒前
安详的琳完成签到 ,获得积分10
9秒前
彩色口红完成签到,获得积分10
9秒前
金匀发布了新的文献求助10
9秒前
9秒前
华仔应助agony采纳,获得10
11秒前
11秒前
11秒前
情怀应助远远超帅气采纳,获得10
11秒前
11秒前
yz发布了新的文献求助10
12秒前
14秒前
14秒前
十一完成签到,获得积分10
14秒前
长情亦瑶完成签到,获得积分10
15秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Autoparametric Resonance in Mechanical Systems 1000
Effects of Two Weeks of Red Light Therapy on Choroidal Thickness and Axial Length in Young Adults 700
Cosmos as Art Object: Studies in Plato's Timaeus and Other Dialogues 600
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
Auslegungsgeschichte 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7661009
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9231218
关于积分的说明 19850221
捐赠科研通 7228953
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3281794
关于科研通互助平台的介绍 2441410
邀请新用户注册赠送积分活动 2282373