CuO-CexZr1-xO2-TiO2催化劑NH3選擇性催化還原柴油機(jī)NOx的基礎(chǔ)研究.pdf

1、選擇性催化還原技術(shù)(SCR)是目前最有效的控制柴油機(jī)NOx排放的技術(shù),該技術(shù)在發(fā)達(dá)國(guó)家已得到了廣泛應(yīng)用,但國(guó)內(nèi)這方面研究尚處在實(shí)驗(yàn)室階段。本文將鋯或鈰引入Cu/TiO2催化劑,進(jìn)一步加強(qiáng)了催化劑的穩(wěn)定性、拓寬了催化劑活性的操作窗口、提高了催化劑的SCR性能。采用濕浸漬法制備CuCexZr1-x/TiO2系列催化劑,并應(yīng)用BET、XRD、TEM、XPS、H2-TPR、NH3-TPD、NO-TPD、In situ DRIFT等表征手段對(duì)催化

2、劑的理化性能和反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了深入研究。本研究工作的成果對(duì)今后進(jìn)一步降低柴油機(jī)排氣中NOx,具有重要的理論意義和潛在的實(shí)際價(jià)值。主要結(jié)論如下:
　　(1) CuCe0.25Zr0.75/TiO2催化劑在165-450°C展現(xiàn)出優(yōu)異的SCR性能,NOx去除率接近100％,明顯優(yōu)于Cu/TiO2催化劑(210–389°C)。
　　(2)鋯或鈰摻雜提高了銅物種的分散性,抑制了銅物種的結(jié)晶。無定形態(tài)的銅物種有助于提高SCR活性,拓寬溫

3、度窗口。
　　(3)鋯或鈰摻雜使高分散性的銅物種在TiO2表面富集,促進(jìn)了SCR反應(yīng)過程中電荷的轉(zhuǎn)移。CuCe0.25Zr0.75/Ti樣品有最高的Oα/Oα+Oβ比,在SCR反應(yīng)過程中有助于把NO氧化成NO2加速“快速反應(yīng)”的進(jìn)行。
　　(4)催化劑的還原性質(zhì)在NOx的NH3-SCR過程中具有重要的作用。從H2-TPR結(jié)果看出,鋯或鈰引入后,α峰向低溫方向移動(dòng)且峰的強(qiáng)度增加,提高了Cu/TiO2催化劑的低溫還原能力,促進(jìn)了

4、低溫SCR性能。而且部分銅進(jìn)入氧化鋯或者氧化鈰的空位,形成復(fù)合氧化物結(jié)構(gòu),導(dǎo)致晶格畸變,提高了晶格氧的移動(dòng)性。這一過程不僅加速了還原進(jìn)程,還增加了氫的消耗量,提高了催化劑的還原能力。
　　(5)原位紅外揭示了催化劑CuCe0.25Zr0.75/Ti的NH3-SCR反應(yīng)存在兩種可能的反應(yīng)路徑:在低溫(<200°C)按L-H機(jī)理進(jìn)行,在高溫(>200°C)按E-R機(jī)理進(jìn)行。當(dāng)氨氣吸附時(shí),吸附在CuCe0.25Zr0.75/Ti上 L酸