Pd／硫酸化氧化铝一种新型甲烷选择还原NO催化剂

 中译文： 最近，以甲烷为还原剂选择性还原NO引起人们的极大关注 ，2]. 已有的结果表明：钯基催化剂对该反应有较高的活性3-6]. 然而，在该反应中，钯基催化剂的活性对载体的性质有很强的依赖性3，4]. 迄今为止，只有酸性的沸石3，4]和酸性的氧化锆4-6]被证明是钯基选择性还原NO催化剂的有效载体. 相反，Pd/g-Al2O3作为目前最被广泛应用的一种三效催化剂7]，对于甲烷选择性还原NO反应只有很低的活性3]. 在本工作中，我们首次研究了一系列担载Pd的硫酸化氧化铝（SA）催化剂上甲烷选择性还原NO反应并考察了Pd含量对催化剂活性的影响。 硫酸化氧化铝（SA）按照Hamada等人8]的方法, 将g-Al2O3（分析纯，上海试剂公司，中国）用2.5 mol/L硫酸溶液按照15 ml/g 比例浸渍, 得到产物缓慢搅拌半小时, 然后不洗涤直接过滤并在110 ℃下干燥过夜. 通过用氯化钯的水溶液等体积浸渍的方法实现Pd的担载. 所有样品先在110 ℃下干燥8小时，然后在600℃下空气氛中焙烧6小时. 反应在固定床反应器中进行，混合气 (组成为：0.2 % NO, 0.2 % CH4, 2.0 % O2, He为底气) 以60毫升/分钟的流速流过1毫升催化剂（GHSV=3600 h-1）. 气体产物用气相色谱在线分析. NO转化率以N2的产率计算，甲烷的转化率由其消耗量来计算. 图1给出了四种不同催化剂上NO和CH4转化率与反应温度的关系. 由图1可见，g-Al2O3对甲烷选择性还原NO只有微弱活性. 硫酸化后，NO和CH4的转化率都明显下降. 这种活性下降可以归因为硫酸化后在g-Al2O3表面上生成了活性更低的硫酸铝的缘故8]. 当我们将0.1 wt.% Pd担载到g-Al2O3 和 SA上时，两种载体的催化活性发生了明显的变化. 与Misono等人3]一样，我们发现担载 0.1 wt.% Pd后，g-Al2O3上甲烷转化率增加，但NO的转化率仍然很低. 这一结果表明，在g-Al2O3上担载Pd后，只促进了燃烧反应. 另一方面，担载Pd后，SA上的NO和CH4转化率都明显提高. 在Pd/SA上，NO转化率于500℃达到最大值75 %. 显而易见，SA是一种用于甲烷选择性还原NO反应的Pd催化剂的新型载体，载体的硫酸化对提高甲烷还原NO的选择性是必要的. SA可以通过硫酸溶液浸渍商业化的g-Al2O3获得，这就使其比酸性的沸石或酸性的氧化锆更便宜和更容易获得. 因此我们认为SA有希望成为一种用于甲烷选择性还原NO的Pd催化剂的商业化载体. Pd含量对Pd/SA催化剂催化活性的影响如图2所示. 可以看出Pd/SA催化剂的活性随Pd含量的增加而增加，当Pd的含量为0.1 wt.%左右时达到最大值，然后下降. 这一结果表明对于Pd/SA催化剂，Pd的最佳含量大约为0.1 wt.%.

Pd/Sulfated Alumina: a Novel Catalyst for Selective Catalytic Reduction of NO with Methane