原位漫反射红外光谱法研究SO2对Ag/Al2O3选择性催化丙烯还原NOx反应的影响

 以Ag/Al2O3为催化剂,采用原位漫反射傅里叶变换红外光谱法研究了SO2对C3H6选择性还原NOx反应的影响. 结果表明, SO2在催化剂表面转化为硫酸盐,并且随着硫酸盐累积量的增加,其主要红外特征吸收峰由低波数向高波数漂移. 高浓度表面硫酸盐的存在不仅抑制了催化剂表面硝酸盐的生成,而且抑制了硝酸盐与表面烯醇式物种(RCH=CH-O-)或乙酸盐物种进一步反应,生成活泼的反应中间体异氰酸酯(-NCO), 这是导致Ag/Al2O3催化剂上C3H6选择性还原NOx活性降低的主要原因.     

Ag／Al2O3选择性催化丙烯还原氮氧化物表面反应机理的原位红外光谱研究

 在富氧条件下Ag／Al2O3对以丙烯为还原剂选择性催化还原NOx的反应有很高的催化活性．本实验成功地利用原位红外光谱分析手段,在真实的催化反应条件下,探讨了丙烯选择性还原NOx的反应机理,证实了催化剂表面反应中间体Al－NCO和Ag－NCO虽在真空中稳定,但在实际反应条件下极为活泼．催化剂表面上R－ONO和R－NO2分解成NCO是整个反应的速度控制步骤．这一结论与在真空系统条件下对其反应机理的研究结果一致,证明了在这一反应体系中两种研究方法的相关性．同时本实验还从反应机理上探讨了催化剂的水蒸气中毒现象．水蒸气的存在阻碍了催化剂表面R－ONO和R－NO2的生成,并进一步阻碍了反应的速度控 制步骤,即R－ONO和R－NO2向Al－NCO和Ag－NCO的转化,但这是一种完全可逆的暂时中毒现象．结合相应的催化剂活性评价结果对表面反应机理进行了讨论．     

Ag/Al2O3催化乙醇和甲醚选择性还原NOx反应机理的原位红外光谱研究

 尽管C2H5OH和CH3OCH3是同分异构体,但在以Ag/Al2O3为催化剂选择性催化还原NOx时,还原剂C2H5OH比CH3OCH3具有更高的活性. 原位漫反射红外光谱研究表明, C2H5OH和CH3OCH3在还原NOx反应过程中分别遵循不同的反应机理: 在Ag/Al2O3催化C2H5OH还原剂选择性还原NOx的反应过程中,烯醇式物种(RCH=CH-O-)和NO-3物种是主要的反应中间体,二者相互反应性能很强,可以生成反应关键中间体异氰酸酯(-NCO)表面吸附物种,因此NOx的去除率很高; 而在Ag/Al2O3催化CH3OCH3还原剂选择性还原NOx的反应过程中,甲酸盐(HCOO-)物种和NO-3物种是主要的反应中间体,二者之间反应生成-NCO 的活性较弱,因而NOx的去除率较低.     

Ag／A12O3选择性催化丙烯还原氮氧化物表面反应机理的原位红外光谱研究

在富氧条件下Ag／Al2O3对以丙烯为还原剂选择性催化还原NOx的反应有很高的催化活性．本实验成功地利用原位红外光谱分析手段，在真实的催化反应条件下，探讨了丙烯选择性还原NOx的反应机理，证实了催化剂表面反应中间体Al-NCO和Ag-NCO虽在真空中稳定，但在实际反应条件下极为活泼．催化剂表面上R-ONO和R-N02分解成NCO是整个反应的速度控制步骤．这一结论与在真空系统条件下对其反应机理的研究结果一致，证明了在这一反应体系中两种研究方法的相关性．同时本实验还从反应机理上探讨了催化剂的水蒸气中毒现象．水蒸气的存在阻碍了催化剂表面R-ONO和R-NO2的生成，并进一步阻碍了反应的速度控制步骤，即R-ONO和R-NO2向A1-NCO和Ag-NCO的转化，但这是一种完全可逆的暂时中毒现象．结合相应的催化剂活性评价结果对表面反应机理进行了讨论．     

新型贵金属修饰的Ag/Al2O3催化剂选择性催化还原NOx的催化性能及反应机理

 在富氧条件下研究了几种贵金属修饰的Ag/Al2O3催化剂选择性催化还原(SCR)NOx的活性和反应机理. 催化活性实验结果表明,在模拟柴油机尾气的实验条件下,5%Ag-0.01%Pd/Al2O3在300~500 ℃范围内显示出很高的NOx转化率,而Pt和Au的添加均使Ag/Al2O3的NOx转化率明显降低. 原位漫反射傅里叶变换红外光谱结果显示,添加少量的Pd在反应过程中有利于丙烯部分氧化形成烯醇式(C=CH-O-)活性中间物种,该物种对NO2和NO-3的反应活性很高,能够生成关键中间体异氰酸酯(-NCO),从而加速NOx催化还原反应.     

原位漫反射傅里叶变换红外光谱研究锰铁基催化剂上低温选择性催化还原反应机理简

采用自蔓延燃烧法制备了Ti_0.9Mn_0.05Fe_0.05O_2-δ催化剂,运用原位漫反射傅里叶变换红外光谱对该催化剂的NO和NH₃稳态吸附以及NO和NH₃瞬态反应进行了详细地分析与讨论. 结果表明,相比于Lewis酸性位,150℃时Brönsted酸性位吸附的NH₃更具有SCR活性;与双齿硝酸盐和桥式硝酸盐相比,NO吸附产生的单齿硝酸盐是主要的中间物种;该SCR反应遵循Eley-Rideal和Langmuir-Hinshelwood机理,但以后者为主. 另外,O₂的存在有利于NO的氧化和配位态NH₃的活化.     

氢气对Ag/Al2O3和Cu/Al2O3催化剂选择性催化C3H6还原Nox反应的影响

 添加H2对Ag/Al2O3和Cu/Al2O3催化剂选择性催化C3H6还原NOx反应具有不同的影响. 原位漫反射红外光谱分析表明,在Ag/Al2O3催化剂上, H2的存在促进了C3H6部分氧化产物烯醇式物种(RCH=CH-O-)和乙酸盐等的形成,烯醇式物种和硝酸盐为主要反应中间体,二者间的相互反应性能很强,能形成高浓度的反应关键中间体异氰酸酯(-NCO)表面吸附物种,因此NOx的去除活性提高; 而在Cu/Al2O3催化剂上, H2的存在并没有促进C3H6部分氧化产物的形成,而且抑制了硝酸盐的形成,进而抑制了C3H6部分氧化产物与硝酸盐反应形成表面-NCO 物种,导致NOx的去除活性降低.     

原位漫反射红外光谱研究氮氧化物在Ag-ZSM-5催化剂上的吸附态及选择性催化还原反应机理

利用原位分析方法对催化剂表面吸附态进行动态表征，对了解催化反应机理具有重要的意义。漫反射红外光谱是一种理想的原位方法，应用该方法在298－773K范围原位考察了以丙烯为还原剂，NO在Ag-ZSM-5催化剂上的吸附态及选择性催化还原过程。认为NO的选择性催化还原符合直接作用机理，还原的关键是形成有机－氮氧化物（R－NO2或R－ONO）中间体。O2的作用是使C3H6充分活化，并是有效产生有机－氮氧化物不可缺少的条件。     

Ag/Al2O3 催化剂催化含氧烃类选择性还原氮氧化物的基础与应用研究进展

 Ag/Al2O3 催化含氧烃类选择性还原 (SCR) 氮氧化物 (NOx) 是有望实际应用于柴油机尾气治理的技术之一. 从 Ag/Al2O3 的基本属性、还原剂的筛选与匹配、NOx 还原低温活性改进、催化体系耐硫性的调变和 Ag/Al2O3-乙醇体系的实用化开拓等方面, 对我们近年来的工作进行了综述, 阐明了该组合体系高效 SCR 特性的微观机制. 发动机台架实验表明, 结合柴油机机内调整, 应用 Ag/Al2O3-乙醇的 SCR 体系能够满足我国重型柴油车国 Ⅳ 排放标准.     

Fe-Mn/Al2O3催化剂低温 NH3选择性催化还原 NO的性能

本文制备了一系列 Fe-Mn/Al2O3催化剂,并在固定床上考察了其 NH3低温选择性催化还原 NO的性能.首先考察了不同 Fe负载量制备的催化剂的脱硝性能,优选出最佳的 Fe负载量;在此基础上,研究了 Mn负载量对催化剂脱硝效率的影响;最后,对优选催化剂的抗 H2O和抗 SO2性能进行了实验研究;同时,对催化剂由于 SO2所造成的失活机制进行了考察.采用 N2吸附-脱附、X射线衍射、透射电镜、能量弥散 X射线谱、程序升温还原、程序升温脱附、X射线光电子能谱、热重和傅里叶变换红外光谱等方法对催化剂进行了表征.结果表明,最佳的 Fe和 Mn负载量均为8%,所制的8Fe-8Mn/Al2O3催化剂在150°C的脱硝效率可达近99%;同时,在整个低温测试区间(90–210°C)的脱硝效率均超过了92.6%. Fe在催化剂表面主要以 Fe3+形态存在,而 Mn主要包括 Mn4+和 Mn3+; Mn的添加提高了 Fe在催化剂表面的积累,促进了催化剂比表面积增大和活性物种分散,改善了催化剂氧化还原性能和对 NH3的吸附能力.催化剂的高活性主要是由于其具有较大的比表面积、高度分散的活性物种、增加的还原特性和表面酸性、较低的结合能、较高的 Mn4+/Mn3+和增强的表面吸附氧.此外,8Fe-8Mn/Al2O3的催化性能受 H2O和 SO2影响较小,抗 H2O和 SO2能力较强.同时,反应温度对催化剂的抗硫性有重要影响,在较低的反应温度下,催化剂抗硫性更好; SO2造成催化剂活性降低主要是由于催化剂表面硫酸盐物种的生成.一方面,表面硫酸铵盐的生成造成催化剂孔道堵塞和比表面积降低,减少了反应中的气固接触从而导致活性降低;另一方面,催化剂表面的活性物种被硫酸化,造成反应中的有效活性位减少,从而降低了催化剂活性.     

富氧条件下Ag/Al2O3-Cu/Al2O3组合催化剂催化乙醇选择性还原NOx

 在富氧条件下,以乙醇为还原剂,考察了不同金属负载量的Ag/Al2O3和Cu/Al2O3催化剂选择性还原NOx的活性. 结果表明,4%Ag/Al2O3和10%Cu/Al2O3分别为各自体系中的最佳催化剂. 4%Ag/Al2O3具有很高的选择性催化还原NOx的活性,但同时会产生一定量的副产物CO. 10%Cu/Al2O3选择性催化还原NOx的活性不高,但却具有很好的消除CO的活性. 将4%Ag/Al2O3和10%Cu/Al2O3以不同方式组合,其评价结果表明,4%Ag/Al2O3-10%Cu/Al2O3组合催化剂具有与单纯4%Ag/Al2O3相似的NOx脱除活性,同时能够完全消除反应过程中产生的CO,并且能大大降低尾气中乙醇和乙醛的浓度.     

富氧条件下Ag/Al2O3和Cu/Al2O3组合催化剂催化C3H6选择性还原Nox的性能

 在全自动催化剂活性评价装置上,考察了富氧条件下Ag/Al2O3和Cu/Al2O3两种催化剂上催化丙烯还原NOx的活性. 在实验温度范围(200～650 ℃)内,Ag/Al2O3具有 优异的催化丙烯选择性还原NOx的活性,但同时有大量副产物CO形成. Cu/Al2O3选择性催化丙烯还原NOx的活性不高,却能有效促进CO的氧化. 在无水条件,Ag/Al2O3-Cu/Al2O3组合体系具有与Ag/Al2O3相似的脱除NOx活性,同时使CO在300 ℃以后几乎完全转化. 在10%水蒸气存在的情况下,Ag/Al2O3-Cu/Al2O3组合催化剂脱除NOx的活性下降,但水蒸气对CO转化率的影响不大.     

(Ag/Al2O3+Cu/Ce(x)/Al2O3)组合催化剂催化乙醇选择性还原NOx及其副产物的消除

制备了Cu/Ce(x)/Al2O3(x为Ce与Al的摩尔比)系列氧化催化剂,并考察了(Ag/Al2O3 Cu/Ce(x)/Al2O3)组合体系催化乙醇还原NOx以及氧化去除反应副产物(CO和未完全燃烧的碳氢化合物)的活性.在200～350℃温度区间,组合催化剂具有与Ag/Al2O3相似的NOx去除效率.随着Ce/Al比增加,氧化催化剂去除CO的活性逐渐提高.Cu/CeO2催化剂具有最好的氧化活性,但其对NOx的去除有较大影响.综合考虑NOx转化率以及CO和HC的去除效果,(Ag/Al2O3 Cu/Ce(0·15)/Al2O3)是最佳的催化剂组合体系.通过对此系列氧化催化剂的BET比表面积、XRD、H2-TPR以及XPS等表征结果的分析,发现Cu和Ce之间的相互作用是催化剂氧化CO能力提高的主要原因.