银锰分子筛的制备、结构以及对甲醛和氮氧化物的催化性能研究

论文摘要

本论文主要研究了银锰分子筛（Ag-OMS-2）的结构,及其在治理空气污染物甲醛和氮氧化物的催化性能研究。本论文采用回流法成功合成了氧化锰八面体分子筛纳米棒,并在分子筛孔道内掺杂了银原子和银离子（Ag0-OMS-2和Ag+-OMS-2）,利用同步辐射X射线吸收精细结构谱（XAFS）和X射线衍射的全谱拟合对银锰分子筛的结构进行了精细解析。TEM和XRD研究结果表明Ago成功掺杂于OMS-2分子筛的孔道中,形成了高分散的单原子Ag结构,这一结果的发现对金属单原子分散的研究上具有创新意义。ICP表征发现Ag0-OMS-2中K+相对载体K-OMS-2中K含量并未减少,说明Ag进入孔道并非通过离子交换的形式,而是通过占据OMS-2空的孔道。比较Ag0-OMS-2, Ag+-OMS-2, K-OMS-2三种催化剂催化甲醛完全氧化的性能,发现Ag0-OMS-2具有最高的催化活性。H2-TPR结果同时表明,Ago具有Ag0-OMS-2较好的低温还原性能。比表面积BET测试表明三种催化剂具有相似的外表面。因此,银锰分子筛催化氧化甲醛的吸附位和活性位点主要发生在孔口。Ag0-OMS-2具有较高催化氧化能力的原因：位于孔口的Ag0可极大地促进氧的活化,进一步将吸附在孔口的甲醛氧化,最终达到提高K-OMS-2催化完全氧化甲醛的目的。此外,本论文还研究了银锰分子筛在NH3-SCR反应上的构效关系。研究表明,NH3-SCR反应主要发生在银锰分子筛催化剂的外表面半孔道结构上,孔道中掺杂的金属原子／离子对NH3-SCR反应的影响不大。NH3-SCR反应机理在银锰氧分子筛的反应机理为：半孔道上的高活性晶格氧是锰氧分子筛具有优异NH3-SCR反应性能的主要原因。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1.1 前言
• 1.2 空气中甲醛和氮氧化物的污染现状
• 1.2.1 空气中甲醛的污染现状
• 1.2.2 氮氧化物的污染现状
• 1.3 甲醛和氮氧化物污染的治理技术
• 1.3.1 甲醛污染的治理技术
• 1.3.2 氮氧化物污染的治理技术
• 1.4 本论文的设计
• 1.4.1 银锰分子筛催化剂
• 1.4.2 本论文的构思
• 参考文献
• 第二章 实验部分
• 2.1 催化剂的制备
• 2.1.1 实验试剂和药品
• 2.1.2 仪器设备
• 2.1.3 催化剂制备方法
• 2.2 催化剂的活性评价
• 2.2.1 催化活性评价装置
• 2.2.2 催化剂活性评价方法
• 2.3 催化剂的表征
• 2.3.1 X射线吸收精细结构（XAFS）
• 2.3.2 X射线衍射（XRD）
• 2.3.3 TEM & HRTEM
• 2.3.4 ICP-AES
• 2.3.5 BET
• 2-TPR'>2.3.6 H₂-TPR
• 第三章 银锰氧分子筛的结构
• 3.1 前言
• 3.2 银锰分子筛的XAFS表征
• 3.3 XRD结构Rietveld精修
• 3.4 本章小结
• 参考文献
• 第四章 银锰分子筛的催化性能
• 4.1 前言
• 4.2 催化剂的表征
• 4.2.1 XRD表征
• 4.2.2 TEM和HRTEM表征
• 2-TPR'>4.2.3 H₂-TPR
• 4.3 催化活性评价
• 4.3.1 银锰分子筛催化剂催化甲醛完全氧化反应
• 4.3.2 银锰分子筛催化剂NH3-SCR反应
• 4.4 本章小结
• 参考文献
• 第五章 结论和建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 第六章 附录
• 6.1 X射线吸收精细结构谱（XAFS）
• 6.1.1 同步辐射技术简介
• 6.1.2 银锰分子筛结构的XAFS解析
• 6.2 XRD Rietveld精修
• 6.2.1 Rietveld全谱拟合简介
• 6.2.2 银锰分子筛结构的Rietveld全谱拟合
• 参考文献
• 个人简介及发表论文
• 致谢