多孔KCC-1和SSZ-13材料用于致霾污染物CO和NO_x消除

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近年来,随着全球工业和汽车行业的迅猛发展,大气污染事件频发。NOx和CO作为两类主要的污染源,可导致空气质量恶化,严重危害人体健康,因此消除其污染迫在眉睫。氨选择性催化还原(NH3-SCR)技术因其效率高、经济性良好等已成为目前适用于移动源污染清除的主要脱硝技术。Cu-SSZ-13沸石催化剂由于其独特的微孔结构和显著的抗水热老化、抗硫性能在NH3-SCR反应中被广泛研究。然而,Cu-SSZ-13催化剂低温活性较差,但Cu与Fe共交换的Cu-Fe-SSZ-13催化剂被证明对低温活性有所改善。一方面鉴于这种共交换思想,另一方面鉴于Mo改性Ce-Zr、Ce-Ti等催化剂对NH3-SCR反应的显著改善作用,因此,本论文探讨了Mo改性Cu-SSZ-13分子筛催化剂对NH3-SCR反应的影响。同时,催化氧化技术也被证明是消除CO污染的最有效手段。高比表面积的介孔氧化硅是良好载体,可有效分散活性组分制得活性良好的催化剂用于CO氧化反应。因此本论文还探讨了利用各种多孔氧化硅负载Ag用于CO氧化的性能。本论文主要研究结果总结如下。第一部分以KCC-1、SBA-15、MCM-41及普通多晶SiO2等不同形貌的介孔氧化硅为载体,使用共浸渍法制备一系列含银量为7%的催化剂,并将其用于CO氧化反应。XRD和H2-TPD表明,不同形貌SiO2会影响Ag物种的分散,由此导致Ag晶粒大小及活性金属Ag比表面积大小不同。和SBA-15、MCM-41及普通SiO2比较,当银负载在KCC-1上时,KCC-1的树枝状结构能起到良好的限域作用,防止纳米银粒子在反应过程中迁移团聚,因此Ag/KCC-1催化剂活性最高。另值得一提的是,本文发现CO氧化速率与Ag晶粒大小/Ag的活性金属表面积存在良好的线性关系,表明Ag晶粒大小/Ag的活性金属表面积是决定其活性的本质原因。第二部分合成Mo改性的Cu-Mo-SSZ-13沸石分子筛催化剂用于NH3-SCR反应。XRD表明,Mo负载量过多能影响分子筛骨架结构,甚至使骨架坍塌。H2-TPR表明,Cu2+位于SSZ-13的两种离子交换位点上,一种是六元环上,另一种是大的笼状结构里。随着Mo含量的增加,第一种交换位点上的Cu2+减少,而第二种交换位点上的Cu2+增加。当Mo含量继续增加时,这两种离子交换位点都消失,同时出现CuO,这可能是由于过量Mo堵塞了分子筛孔道。XPS表明,Cu2+的化学环境随Mo含量的变化而变化,这与H2-TPR结果一致。NH3-TPD与活性测试表明,适量Mo的加入能增加催化剂表面酸性位点,提高催化剂高温活性,减少副产物N2O的生成。
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