Zr 改性MnOx/MWCNTs催化剂的结构特征与低温SCR活性

以ZrO（NO₃）₂·2H₂O为前驱体对多壁碳纳米管（MWCNTs）进行了改性并负载MnO_x制备了MnO_x/ZrO₂/MWCNTs 催化剂. 考察了Zr 对催化剂低温选择性催化还原（SCR）反应活性的影响,并通过多种分析手段对催化剂的结构进行了表征. 结果表明Zr 的添加对催化剂的低温SCR活性具有显著的促进作用,当Zr 负载量为30%时,催化剂活性最佳. X射线衍射（XRD）、拉曼（Raman）光谱、透射电镜（TEM）、N₂吸附-脱附的表征结果分析表明,适量的Zr 改性促进了MnO_x在载体表面的分散,增强金属氧化物与MWCNTs 之间的作用,也能增加催化剂的比表面积、孔容和孔径. X 射线光电子能谱（XPS）、H₂程序升温还原（H₂-TPR）和NH₃程序升温脱附（NH₃-TPD）的分析结果则显示,Zr 能提高催化剂表面化学吸附氧浓度,促进Mn³⁺转化为Mn⁴⁺,从而使催化剂表面的活性位点增多,氧化还原能力增强,同时还提高了催化剂表面酸性位点的数量和强度,促进了NH₃的吸附,是MnO_x/ZrO₂/MWCNTs 催化剂低温SCR活性提高的主要原因.     

MnOx/MWCNTs低温氨选择性催化还原NOx硫中毒机理

以经过浓硝酸和等离子体放电预处理后的多壁碳纳米管(MWCNTs)为载体, 锰氧化物(MnO_x)为活性组分, 采用等体积浸渍法制备MnO_x/MWCNTs 催化剂. 利用热重分析(TGA)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、程序升温还原/脱附(TPR/TPD)以及傅里叶变换红外(FTIR)光谱对催化剂进行表征, 探讨SO₂对催化剂低温氨选择性催化还原(SCR)NO_x活性的影响及SO₂中毒机理. 结果表明, 低温下SO₂对MnO_x/MWCNTs 催化剂活性有明显毒化作用. 反应温度越高, SO₂浓度越大, 催化剂SCR活性下降越快. 活性中心Mn原子硫酸化是催化剂失活的主要原因. 另外, 催化剂表面生成硫酸铵盐以及SO₂对NO吸附的抑制作用也一定程度上造成了催化剂的失活.     

Ce掺杂对碳纳米管负载Mn催化剂结构及SCR反应性能的影响

采用等体积浸渍法制备多壁碳纳米管(MWCNTs)负载Ce-Mn的催化剂,考察了Ce掺杂对Mn/MWCNTs催化剂上NH₃选择性催化还原(SCR)NO_x反应活性的影响.并运用透射电镜扫描、N₂吸附-脱附、程序升温还原、X射线光电子能谱、X射线衍射等手段,重点考察了Ce掺杂对Mn/MWCNTs催化剂结构性质的影响.结果表明,Ce掺杂能显著提高催化剂的SCR活性,其活性增量随着Ce含量的增加先增大后减小;当Ce/Mn为0.6时,催化剂活性最佳.表征结果显示,Mn/MWCNTs中添加Ce后,金属氧化物在MWCNTs上的分散程度提高;催化剂的比表面积和孔体积增大,平均孔径减小;氧化能力提高;表面氧含量增加,Mn化合价升高;结晶度降低,Mn主要以无定形或微晶形式存在,Ce主要以CeO₂物相存在.     

酸性金属氧化物对锰铈氧化物催化剂脱硝温度窗口的调控作用

利用溶胶-凝胶法,采用三种酸性金属氧化物（氧化铌、氧化钨和氧化钼）对锰铈复合氧化物催化剂进行了改性. 测试了催化剂的氮氧化物选择性催化还原（SCR）活性,以筛选对应不同温度窗口的合适酸性氧化物改性剂. 同时评价了催化剂的NO氧化和NH₃氧化活性. 利用X射线衍射、BET比表面积测试、H₂程序升温还原、NH₃/NO_x程序升温脱附和NH₃/NO_x吸附红外光谱等手段对催化剂进行了表征. MnO_x-CeO₂催化剂表现出良好的低温（100-150 ℃）活性. 酸性金属氧化物的添加削弱了催化剂的氧化还原特性,从而抑制了NH₃的活化和NO₂辅助的快速SCR反应. 与此同时,相对高温（250-350 ℃）区NH₃的氧化也受到了抑制,B酸和L酸上的NH₃吸附得以增强. 因此,催化剂的SCR脱硝温度窗口向高温移动,改性效果Nb₂O₅ < WO₃ < MoO₃.     

吸附相反应技术制备MnOx/CeO2/SiO2催化剂及其低温选择性催化还原Nox

采用吸附相反应技术制备得到了MnO_x/CeO₂/SiO₂催化剂,通过X 射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、高分辨透射电子显微镜（HRTEM）、紫外激光拉曼（Raman）等手段对催化剂进行了表征. HRTEM分析表明活性组分MnO_x与CeO₂都均匀分布在载体SiO₂表面;XRD分析表明Mn₃O₄特征峰随着CeO₂含量的增加逐渐减小至完全消失,CeO₂的加入降低了MnO_x的结晶程度,增加了MnO_x的分散性;Raman光谱表明催化剂表面的Mn离子能够进入CeO₂晶格,激发出空穴氧,随着CeO₂负载量的增加,催化剂氧空穴浓度先升高后降低.以NH₃为还原剂,考评催化剂的NO_x低温选择性催化还原（SCR）性能,催化剂催化活性随CeO₂负载量增加先升高后降低,与催化剂氧空穴浓度变化规律一致,说明催化剂活性受氧空穴浓度影响,氧空穴浓度升高,催化剂催化活性升高.     

Pd/MnOx+Pd/γ-Al2O3整体式催化剂降解地表臭氧

用高锰酸钾与硝酸锰氧化还原反应制备了高活性的氧化锰(MnO_x)催化组分,用胶溶法制备了高比表面积的γ-Al₂O₃载体,分别用等体积浸渍法制备了Pd/MnO_x和Pd/γ-Al₂O₃催化剂,然后将两者机械混合涂覆于堇青石上制得Pd/MnO_x+Pd/γ-Al₂O₃整体式催化剂。采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、程序升温还原(H₂-TPR)和低温N₂吸附-脱附对催化剂进行了表征。考察了在300至700℃焙烧MnO_x对催化剂降解地表O₃活性的影响。结果表明,Pd和MnO_x之间存在协同作用;MnO_x焙烧温度对催化剂活性有一定的影响,其中以600℃焙烧时催化剂的活性最高,O₃的起始(12℃)转化率达到88%,完全转化温度为18℃。MnO_x的物相和催化剂表面的吸附氧物种对催化活性影响较大,适当比例的MnO₂和Mn₂O₃共存有利于O₃分解,表面吸附氧为O₃分解的活性氧物种。     

焙烧温度对MnOx-CeO2-WO3-ZrO2催化剂上NH3选择性还原NO的影响

采用共沉淀法制备了MnO_x-CeO₂-WO₃-ZrO₂催化剂,考察了催化剂焙烧温度对O₂和H₂O存在下NH₃选择性催化还原（NH₃-SCR） NO的影响,并利用低温N₂吸附、X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）、NH₃程序升温脱附（NH₃-TPD）和CO脉冲反应对催化剂进行了表征. 结果表明在NH₃-SCR反应中,催化剂的低温活性随焙烧温度的提高而降低,这是由于催化剂表面化学吸附氧和酸性位减少引起的;催化剂的高温活性随焙烧温度的提高先增加后减小,这与催化剂表面最易释放氧数量的变化趋势相反. 700 ℃焙烧的催化剂具有良好的低温活性和最宽的反应温度窗口,在空速为90000 h^-1的条件下,该催化剂的起燃温度（50% NO转化率）为189 ℃,且反应温度在218-431 ℃范围内,NO转化率可达到80%-100%.     

MnO2的晶相结构和表面性质对低温NH3-SCR反应的影响

采用水热法合成了两种具有相同形貌但是不同物相结构的MnO₂纳米棒, 分别为隧道状和层状结构, 考察其低温NH₃选择性催化还原NO_x (NH₃-SCR)的性能. 结果表明MnO₂纳米棒的比表面积不是影响活性的主要因素, 催化剂的晶相结构和表面性质对催化活性有很大影响, 隧道状α-MnO₂纳米棒的低温NH₃-SCR活性明显高于层状δ-MnO₂纳米棒. 结构分析和NH₃程序升温脱附(NH₃-TPD)实验表明, α-MnO₂纳米棒的暴露晶面(110)面存在大量的配位不饱和Mn离子, 形成较多的Lewis 酸性位点, 而且α-MnO₂较弱的Mn―O键和隧道结构都有利于NH₃的吸附; 而δ-MnO₂纳米棒的暴露晶面(001)面上的Mn离子已达到配位饱和, 所以其表面Lewis 酸性位点较少. X射线光电子能谱(XPS)和热重(TG)分析表明α-MnO₂纳米棒的表面更有利于NH₃和NO_x的活化. 具有有利于吸附NH₃和活化NH₃和NO_x的表面性质和晶型结构, 是α-MnO₂纳米棒活性高的主要原因.     

TiO2晶相对MnOx/TiO2催化剂催化NO氧化性能的影响

以浸渍在不同晶相TiO₂ （金红石型（R）、锐钛矿型（A）和P25型（P））上的锰基催化剂为对象,研究了TiO₂晶相对MnO_x/TiO₂催化剂催化NO氧化活性的影响。 结果表明,MnO_x/TiO₂（P）催化剂活性最高,NO转化率在300℃及GHSV = 20000 h^-1条件下可达83%。 各催化剂活性顺序为MnO_x/TiO₂（P）>MnO_x/TiO₂（A）>MnO_x/TiO₂（R）。采用X射线粉末衍射、场发射扫描电子显微镜、X射线光电子能谱、H₂程序升温还原和O₂程序升温脱附等手段研究了TiO₂晶相影响MnO_x/TiO₂催化剂催化活性的作用机理。结果表明,相比于A和R型TiO₂,P型TiO₂能够增加MnO_x在其表面的分散度并抑制催化剂颗粒的团聚和粘连,且更有利于Mn₂O₃的生成,而后者催化NO氧化活性比其它MnO_x更高;此外,P型TiO₂可以增加MnO_x尤其是Mn₂O₃的还原性,并可促进O₂^-从M³⁺-O键的脱附。     

NH3-SCR反应过程中NH3和NOx在Cu/SAPO-34分子筛催化剂上的吸附特性和作用

通过离子交换法制得Cu/SAPO-34菱沸石分子筛催化剂, 同时研究了NH₃和NO_x (NO和NO₂)在该催化剂上的吸附位、吸附强度、吸附量和吸附速率, 得到了不同反应气氛在Cu/SAPO-34 上的吸附性能及其在NH₃选择性催化还原(NH₃-SCR)反应中的作用. 研究采用瞬态实验、程序升温脱附(TPD)和漫反射傅里叶变换红外光谱(DRIFTS)等方法进行表征实验. 瞬态实验结果表明NH₃是吸附性气体. 程序升温脱附实验和红外漫反射实验结果表明NH₃可以吸附在布朗斯特和路易斯酸性位上形成不同的NH₃物种, 它们显示不同的SCR活性. NH₃在Cu²⁺上的吸附速率最快, 且键强最强. NO_x可以氧化并以硝酸盐/亚硝酸盐的形式吸附在Cu物种上. 最后, 本文讨论了NH₃选择性催化还原反应过程中在Cu物种上的中间物种并推测反应机理.     

Mn负载量对nMnO_x/TiO_2催化剂NH_3-SCR催化性能的影响

MnO_x/TiO_2催化剂由于具有优异的低温脱硝性能,已成为SCR催化剂的研究热点之一.我们通过浸渍法制备了一系列不同Mn负载量的nMnO_x/TiO_2(n=2.5%, 5%, 10%, 15%)(质量分数)催化剂,考察Mn负载量对催化剂脱硝性能的影响.利用N_2物理吸附, X-Ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscope(SEM),Temperature Programmed Reduction with H_2(H_2-TPR),Temperature Programmed Desorption with NH_3(NH_3-TPD)和X-Ray Photoelectron Spectroscopy (XPS)对其结构进行表征.结果表明,催化剂的脱硝性能随着Mn负载量(2.5%～15%)(质量分数)的变化呈现"火山型"曲线,当Mn负载量为10%(质量分数)时,催化剂的脱硝性能最佳. H_2-TPR和XPS结果表明nMnO_x/TiO_2催化剂上表面氧比例和表面Mn~(4+)浓度均随着Mn负载量的增大,先增大后减小,具体顺序为10MnO_x/TiO_(2 ) 15MnO_x/TiO_(2 )5MnO_x/TiO_(2 ) 2.5MnO_x/TiO_2,与脱硝性能顺序完全一致.进一步关联表面氧的比例与T_(50)发现,催化剂的表面氧的比例与T_(50)呈线性关系,即表面氧比例越高, T_(50)越小,脱硝活性越高. NH_3-TPD结果表明,弱酸酸量的增加有助于低温脱硝活性的提高.这些结果揭示了Mn负载量影响脱硝性能的作用规律,为今后开发高效的锰基低温脱硝催化剂提供了技术支撑.     

Mechanistic study of Ce-modified MnO<Subscript><Emphasis Type="Italic">x</Emphasis></Subscript>/TiO<Subscript>2</Subscript> catalysts with high NH<Subscript>3</Subscript>-SCR performance and SO<Subscript>2</Subscript> resistance at low temperatures

A series of Ce–MnO _x /TiO₂ catalysts were prepared using a novel sol–gel template method and investigated for low-temperature selective catalytic reduction (SCR) of NO with NH₃ at temperatures ranging from 353 to 473 K. The 0.07Ce–MnO _x /TiO₂ catalyst showed the highest activity and best resistance to SO₂ poisoning. The structure and properties of the catalysts were characterized using X-ray diffraction (XRD) analysis, thermogravimetric analysis (TGA), thermogravimetry (TG)–differential scanning calorimetry (DSC)–mass spectroscopy (MS), high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM), Brunauer–Emmett–Teller (BET) measurements, H₂-temperature-programmed reduction (TPR), and NH₃-temperature-programmed desorption (TPD). The superior catalytic activity of the 0.07Ce–MnO _x /TiO₂ catalyst was probably due to a change in the active components, an increase in surface active oxygen and surface acid sites, and lower crystallinity and larger surface area with Ce doping. Furthermore, the reduction ability also became stronger. The SO₂ poisoning resistance of the 0.07Ce–MnO _x /TiO₂ catalyst improved because doping with Ce can effectively decrease the formation of ammonium salt on the catalyst surface and the sulfation of MnO _x . In situ diffuse-reflectance infrared Fourier-transform (DRIFT) spectroscopy experiments indicated that addition of Ce could promote adsorption of NH₃ and inhibit generation of some nitryl species. The SCR reactions over the catalysts mainly followed the Eley–Rideal mechanism accompanied with a partial Langmuir–Hinshelwood mechanism.     

Influence of chromium modification on the properties of MnOx-FeOx catalysts for the low-temperature selective catalytic reduction of NO by NH3

Catalytic properties of MnO_x-FeO_x complex oxide (hereafter denoted as Mn-Fe) catalysts modified with different loadings of chromium oxide were investigated by using the combination of physico-chemical techniques, such as N₂ physisorption, X-ray diffraction (XRD), high-resolution transmission electron microscope (HRTEM), in situ Fourier transform infrared spectroscopy (in situ FT-IR) and temperature-programmed reduction (TPR) and their catalytic activities were evaluated with the selective catalytic reduction (SCR) of NO_x by NH₃. It was found that with the addition of Cr, more NO could be removed in the low-temperature window (below 120 °C). Among the tested catalysts, Mn-Fe-Cr (2 : 2 : 1) catalyst exhibited the best catalytic performance at 80 °C with the NO conversion higher than 90%. The combination of the reaction and characterization results indicated that (1) the strong interaction among tertiary metal oxides existed in the catalysts when Cr was appropriately added, which made the active components better dispersed with less agglomeration and sintering and the largest BET specific surface area could be obtained; (2) Cr improved the low-temperature reducibility of the catalyst and promoted the formation of the active intermediate (–NH⁺₃), which favored the low-temperature SCR reaction.     

MnOx-SnO2 Catalysts Synthesized by a Redox Coprecipitation Method for Selective Catalytic Reduction of NO by NH3

MnO_x-SnO₂ composite oxides prepared by a redox coprecipitation route were tested in selective catalytic reduction of NO by NH₃ at low temperatures. The results showed that the MnO_x-SnO₂ catalyst with a Mn/(Mn+Sn) molar ratio of 75% exhibited the best performance, on which NO conversion of 100% could be achieved at temperatures of 120–200 °C. The characterization results of N₂ adsorption-desorption, X-ray diffraction, and X-ray photoelectron spectroscopy indicated that the higher surface area, the formation of solid solution between manganese and tin oxides, and the high oxidation state manganese species were responsible for the high catalytic activity of the MnO_x-SnO₂ catalyst.     

浸渍法制备的Pd-MnO_x/γ-Al_2O_3催化剂及不同载体对地表O_3降解的影响(英文)

在γ-Al2O3载体上用等体积浸渍法浸渍Pd、MnOx活性组分,然后涂覆于堇青石基体上制备Pd-MnOx/γ-Al2O3整体式催化剂.分别用X射线衍射(XRD)、H2-程序升温还原(H2-TPR)、低温N2吸附-脱附及X射线光电子能谱(XPS)对制备的催化剂进行表征.研究了Pd、MnOx浸渍顺序对催化剂活性、氧化还原性能及织构性质的影响.实验结果表明,Pd、MnOx共浸渍较分别浸渍制备的催化剂活性好,Pd和MnOx之间存在一定的协同作用.考察了不同载体如La-Al2O3、SiO2、γ-Al2O3和Zr-Al2O3对催化剂活性、氧化还原性能、织构性质及表面电子性能的影响.研究表明,以La-Al2O3或SiO2为载体的催化剂活性最好,即,14°C时O3转化率为82%,完全转化温度为36°C.γ-Al2O3载体次之,Zr-Al2O3载体较差.不同载体制备的催化剂中MnOx的氧化还原性能顺序为:PdMnOx/SiO2Pd-MnOx/La-Al2O3Pd-MnOx/γ-Al2O3Pd-MnOx/Zr-Al2O3.