钨在HZSM-5分子筛上分散及钨物种分布对催化剂C2H2-SCR性能的影响

论文摘要

以烃为还原剂，在贫燃发动机和柴油机自然排气温度（300-400℃）附近，如何高选择性地还原消除这些发动机尾气中的NOx是世界瞩目的研究课题。本课题以C2H2为还原剂，研究在富氧条件下选择催化还原NOx（C2H2-SCR）的有效催化剂，以期为贫燃发动机和柴油机尾气中NOx的实用消除提供依据。本论文研究发现适量钨的加入大大提高了HZSM-5催化剂选择催化还原NOx的低温活性和选择性。从对催化剂进行的表征结果可以发现，钨物种的加入虽然使分子筛催化剂的酸性减弱，但较多量的单体钨酸盐物种的大量存在能使催化剂的活性大大提高，而WO3晶体的生成对于反应有抑制作用。我们通过对催化剂的制备条件和载体分子筛的SiO2／Al2O3比研究发现，焙烧温度为550℃，钨酸铵的氨水溶液为浸渍液，并以低硅铝比分子筛为载体的条件下，钨物种在8％W（A）／HZM-5催化剂上不但分散度较高而且有更多的单体钨酸盐物种生成。在350℃，在0．2克8％W（A）／HZ-550催化剂上，反应气组成为800 ppm C2H2+1600 ppm NO+10％O2，He为平衡气，反应气的总流速为50 ml／min的反应条件下，得到了高达到86．3％的NO转化率（生成N2）。通过原位红外光谱（FTIR）研究发现，分子筛上吸附的双齿硝酸盐和桥式硝酸盐是C2H2-SCR反应中的活性物种。在反应条件下，催化剂对氮氧化物吸附所形成的该二氮氧化物吸附物种储存的量多少和形成速率直接决定了其在C2H2-SCR反应中的活性高低。研究结果表明，HZSM-5上单体钨酸盐物种能通过加快活性硝酸盐物种的形成来促进了C2H2-SCR反应。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 文献综述及论文设想
• 1.1 氮氧化物的来源及危害
• 1.1.1 氮氧化物的主要来源
• 1.1.2 氮氧化物的危害
• 1.2 氮氧化物的脱除方法
• 3）选择催化还原法'>1.2.1 氨（NH₃）选择催化还原法
• 1.2.2 三效催化剂法
• 1.2.3 烃类选择性催化还原法（HC-SCR）
• 1.3 HC-SCR研究的催化剂
• 1.3.1 分子筛类催化剂
• 1.3.2 金属氧化物催化剂
• 1.3.3 贵金属催化剂
• 1.4 HC-SCR反应机理和动力学研究
• 2,NO₂再与HC反应的机理'>1.4.1 NO氧化生成NO₂,NO₂再与HC反应的机理
• 1.4.2 HC与NOx反应形成中间物种的氧化转化机理
• 1.4.3 催化剂表面NO与CH氧化还原机理
• 1.4.4 NO解离机理
• 1.5 选题依据及论文设想
• 2 实验
• 2.1 催化剂制备
• 2.1.1 试剂原料
• 2.1.2 载体及载体处理
• 2.1.3 浸渍法
• 2.2 活性测试钨酸铵氨水溶液
• 2H₂-SCR反应的活性实验'>2.2.1 C₂H₂-SCR反应的活性实验
• 2.3 催化剂表征
• 2.3.1 X射线衍射（XRD）
• 2.3.2 紫外可见漫反射光谱（UV-Vis-DRS）
• 2.3.3 红外光谱（FTIR）测定
• 3 结果与讨论
• 3.1 钨物种在HZSM-5分子筛上的分散和分布
• 3.1.1 W/HZSM-5催化剂的XRD表征
• 3.1.2 W/HZSM-5催化剂的紫外光谱表征
• 3.1.3 W/HZSM-5催化剂样品的骨架红外光谱
• 3.1.4 HZSM-5的硅铝比对钨分散与钨物种分布的影响
• 2H₂-SCR反应活性研究'>3.1.5 W/HZSM-5催化剂上C₂H₂-SCR反应活性研究
• 2H₂-SCR反应促进机制的研究'>3.2 单体四面体钨物种对C₂H₂-SCR反应促进机制的研究
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文及获奖情况
• 致谢