Ni基復(fù)合氧化物催化分解N2O的研究.pdf

1、近年來(lái)，硝酸、己二酸等化工產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中排放的N2O逐年增加。N2O不僅是主要的溫室氣體之一，其溫室效應(yīng)潛值是CO2的310倍，而且對(duì)臭氧層具有嚴(yán)重的破壞作用。因此，N2O的消除是亟需解決的問(wèn)題。研究表明，直接催化分解是消除N2O最有前景的方法，即在催化劑的作用下將N2O分解成對(duì)環(huán)境無(wú)危害的N2和O2。考慮到實(shí)際環(huán)境中N2O和H2O、O2等共存，在合理選擇催化分解N2O的催化劑時(shí)，催化劑的成本、低溫反應(yīng)活性以及抗氧和抗水性能都應(yīng)是重點(diǎn)考

2、慮的因素。
　　本文用共沉淀法制備了不同系列的BaxNi9、 CeyNi9、 CeyBa1.5Ni9催化劑，考察了這些催化劑在不同氣體組分下分解N2O的催化活性，并優(yōu)化了影響Ni基催化劑催化活性的摻雜組分Ba和Ce的摻雜量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，單獨(dú)引入Ba或Ce均能提高NiO催化分解N2O的低溫活性，其中Ba1.5Ni9和Ce1.0Ni9分別是BaxNi9和CeyNi9系列中催化分解N2O最佳的催化劑;當(dāng)同時(shí)把Ba和Ce引入到NiO中時(shí)

3、，其低溫催化分解N2O的活性遠(yuǎn)高于Ba1.5Ni9和Ce1.0Ni9。在反應(yīng)條件2000 ppm N2O+5％O2，GHSV=20000 h-1下，Ce1.0Ba1.5Ni9在300℃就能將N2O完全分解。此外，分別用共沉淀法和檸檬酸溶膠-凝膠法制備了Ni基催化劑，并對(duì)比了其催化分解N2O的活性。結(jié)果表明，共沉淀法制備的催化劑在分解N2O的催化活性上遠(yuǎn)高于檸檬酸溶膠-凝膠法制備的催化劑。用XRD、BET、H2-TPR、O2-TPD、XP

4、S等技術(shù)分析了相關(guān)催化劑的結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)。研究表明，Ba能夠顯著弱化Ni-O鍵，而Ce能夠大幅度增加其比表面積。在CeyBa1.5Ni9催化劑中的Ba和Ce存在著協(xié)同作用。與NiO、Ba1.5Ni9和Ce1.0Ni9催化劑相比，Ce1.0Ba1.5Ni9由于Ba和Ce之間的協(xié)同作用而具有更多的活性位數(shù)目、更高的TOF值以及更好的抗氧性能。
　　本論文還研究了Co作為助劑對(duì)NiO和BaCO3-NiO催化劑分解N2O催化活性的影響。用

5、共沉淀法制備了不同系列的CoxNi9、CoxBa1.5Ni9催化劑，考察了這些催化劑分解N2O的催化活性。結(jié)果表明，在BaCO3存在時(shí)，Co的引入能夠顯著提高NiO的低溫活性。然而，無(wú)BaCO3存在時(shí)，單獨(dú)向NiO中引入Co則導(dǎo)致催化劑活性大幅度地降低。采用XRD、BET、H2-TPR、O2-TPD等技術(shù)分析了相關(guān)催化劑的結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)。研究表明，在BaCO3存在時(shí)，Co的引入能夠增加Ni基催化劑的比表面積和活性位數(shù)目。無(wú)BaCO3存在