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随着机动车尾气,特别是柴油车尾气排放标准,越来越严格。氨气选择性催化还原(NH3-SCR)技术已被广泛应用到柴油车尾气后处理系统中,以消除氮氧化物排放。Cu-SSZ-13催化剂以其优异的催化性能和良好的水热稳定性,而被选择为最新一代的NH3-SCR催化剂。本论文主要探究机动车尾气中的不同的化学组分对Cu-SSZ-13的毒化作用;考察了不同污染物对Cu-SSZ-13的毒化能力;揭示了其中毒机理;并根据中毒机理,针对性地提出针对中毒催化剂的再生策略。为提高Cu-SSZ-13在柴油车尾气处理应用中的寿命提供理论指导。
本课题首先采用一步法(使用铜-四乙烯五胺为模板剂)和离子交换法分别制备了Cu-SSZ-13催化剂。发现使用一步法更容易制备得到含铜离子量较多的催化剂。其在100-550℃的温区内的反应性能优于离子交换法制备的催化剂。因此,选用一步法制备的Cu-SSZ-13催化剂作为基础材料,进行催化剂中毒研究。
考察了SO2对于Cu-SSZ-13催化性能的影响。发现SO2主要抑制Cu-SSZ-13催化剂在100-300℃温区内的催化活性。硫酸铵沉积、SO2化学吸附在孤立铜离子上以及硫酸铜的生成是导致催化剂低温失活的原因,其中硫酸铵沉积导致的孔道堵塞是主要原因。600℃高温再生则能够去除沉积在催化剂上的硫酸铵和铜离子上吸附的SO2,但并不能去除催化剂中较为稳定的硫酸铜,使得再生后催化剂仅有约90%的催化活性得以恢复。
磷酸浸渍Cu-SSZ-13用来模拟尾气中磷酸盐对催化剂的毒化。中毒后催化剂的低温性能显著降低。主要是因为磷酸根会与催化剂中的孤立铜离子反应,生成类磷酸铜物质,降低催化性能。但是,在水热老化过程中,生成的含磷铝中间体抑制了骨架脱铝,提升了催化剂的水热稳定性。
Pt主要降低了Cu-SSZ-13在200-550℃温区内的反应性能。在200-350℃,Pt加速了NH3选择性氧化至氮气的反应速率,导致催化剂催化活性降低。在350-550℃,Pt主要提高了NH3非选择性氧化至NOx以及NO氧化至NO2的反应速率,进一步降低催化剂反应活性。Pt0是催化这些副反应的活性位。在水热老化之后,Pt的毒化效应明显减弱。因为在此过程中,Pt0转化为PtOx,所以失去催化上述氧化反应的能力。
本课题首先采用一步法(使用铜-四乙烯五胺为模板剂)和离子交换法分别制备了Cu-SSZ-13催化剂。发现使用一步法更容易制备得到含铜离子量较多的催化剂。其在100-550℃的温区内的反应性能优于离子交换法制备的催化剂。因此,选用一步法制备的Cu-SSZ-13催化剂作为基础材料,进行催化剂中毒研究。
考察了SO2对于Cu-SSZ-13催化性能的影响。发现SO2主要抑制Cu-SSZ-13催化剂在100-300℃温区内的催化活性。硫酸铵沉积、SO2化学吸附在孤立铜离子上以及硫酸铜的生成是导致催化剂低温失活的原因,其中硫酸铵沉积导致的孔道堵塞是主要原因。600℃高温再生则能够去除沉积在催化剂上的硫酸铵和铜离子上吸附的SO2,但并不能去除催化剂中较为稳定的硫酸铜,使得再生后催化剂仅有约90%的催化活性得以恢复。
磷酸浸渍Cu-SSZ-13用来模拟尾气中磷酸盐对催化剂的毒化。中毒后催化剂的低温性能显著降低。主要是因为磷酸根会与催化剂中的孤立铜离子反应,生成类磷酸铜物质,降低催化性能。但是,在水热老化过程中,生成的含磷铝中间体抑制了骨架脱铝,提升了催化剂的水热稳定性。
Pt主要降低了Cu-SSZ-13在200-550℃温区内的反应性能。在200-350℃,Pt加速了NH3选择性氧化至氮气的反应速率,导致催化剂催化活性降低。在350-550℃,Pt主要提高了NH3非选择性氧化至NOx以及NO氧化至NO2的反应速率,进一步降低催化剂反应活性。Pt0是催化这些副反应的活性位。在水热老化之后,Pt的毒化效应明显减弱。因为在此过程中,Pt0转化为PtOx,所以失去催化上述氧化反应的能力。