论文部分内容阅读
伴随着经济的发展,我国大气污染问题日渐凸显,其中大量排放的氮氧化物（NOx）亟待消除。目前,以氨气为还原剂的选择性催化还原（NH3-SCR）技术被认为是净化富氧状态下产生的NOx的最有效方法之一。近年来,具有CHA结构的菱沸石型分子筛（包括SAPO-34和SSZ-13）催化剂由于其高效的NH3-SCR活性和良好的N2选择性及稳定性广受研究者的青睐。本文分别研究了第二活性组分Fe的加入对Cu-SAPO-34和Cu-SSZ-13两种催化剂的影响。本文采用一步法制备Cu-SAPO-34催化剂,然后通过等体积浸渍法制备不同Fe掺杂量的FexCu-SAPO-34催化剂,并将催化剂应用在NH3-SCR反应中。通过BET、XRD、ICP、SEM、UV–Vis、XPS、EPR、H2-TPR等手段对催化剂进行表征,考察了活性组分Fe的加入对Cu-SAPO-34催化剂组成、结构与性能的影响。另外,采用一步法合成了FeCu-SSZ-13催化剂,并对其影响SCR活性的各个因素进行了考察。实验及表征结果表明:在具有不同Fe含量的FeCu-SAPO-34催化剂中,Fe含量为1%的Fe1Cu-SAPO-34催化剂在200 oC以上具有最优异的SCR活性。XRD和SEM结果表明,Fe的掺杂没有破坏SAPO-34分子筛的晶体结构。在200–350oC温度区间SCR活性提高的原因是孤立Cu2+的增多,EPR和H2-TPR表征验证了这一结果。Fe的加入降低了氨气的非选择性氧化能力,UV–Vis结果说明Fe在催化剂中主要以孤立的Fe3+、FexOy低聚物和Fe2O3形式存在,氨氧化能力的降低以及孤立Fe3+的存在使得Fe1Cu-SAPO-34催化剂在350 oC以上表现出优异的SCR活性。对于一步法合成的FeCu-SSZ-13催化剂,本文研究了合成条件对分子筛性能的影响,实验结果表明掺杂量为2%、硅铝投料比为3.7、离子交换时间为8h所制备的催化剂的性能最优。与Cu-SSZ-13催化剂相比,其NO脱除效率在低温段和高温段均有极大的提高,在170 oC-550 oC温度区间保持90%以上的NO脱除效率。另外,在高温水热老化后,仍有较好的SCR活性。UV-vis和H2-TPR结果表明,Fe的加入改变了活性组分Cu的分布。NO-TPD和NH3-O2结果表明NO吸附能力的增强及氨气非选择性氧化能力的降低是SCR活性提高的主要原因。