3D脱硝催化剂的制备及其性能研究
发布时间：2020-08-08 05:44
【摘要】：NOx主要以NO及NO2的形式存在,是光化学烟雾及酸雨的来源之一,严重危害了大气环境及人类健康。因此,如何有效去除NOx是当今大气污染控制研究中的热点课题。目前,我国使用较多的NOx控制技术为烟气脱硝技术,其中最有效的方法是以NH3为还原剂选择性催化还原NO为N2,简称NH3-SCR。其中,催化剂的选择至关重要。Cu-SSZ-13因其较大的比表面积及较多的质子酸性中心获得了广泛的关注。然而,其制备所用的模板剂及硅溶胶成本高昂。本论文以降低分子筛的合成成本为目标,利用亲水性气相SiO2成功合成了 Cu-SSZ-13,并通过固载杂多化合物成功提高了样品的抗水抗硫性能。其次,通过H2-TPR,NH3-TPD,XPS等确定了样品中活性中心的位置,并对杂多化合物提高样品抗水抗硫性能的原因进行了讨论。此外,金属氧化物具有来源广泛,成本低廉等优点,但其比表面积较低,活性组分不能得到充分的利用。氧化石墨烯具有较大的比表面积以及优异的电子特性,可以提高活性组分的分散程度并加速氧化还原反应中电子的传递,增强样品的脱硝活性。但氧化石墨烯的制备过程繁琐,且常用来制备MOx/GO复合催化剂的水热法所需氧化石墨烯用量较大,提高了催化剂的成本。本论文以正己烷为溶剂热反应介质,一锅法合成了 3D分级蒲公英状Ti02微球,并以Cu物种为活性中心,利用光还原法制备了一系列3D Cu-TiO2-GO及Cu/Fe-TiO2-GO脱硝催化剂,大大减少了制备过程中氧化石墨烯的用量。其次,研究了氧化石墨烯用量及Fe/Cu相对含量对脱硝活性的影响并测试了样品的抗水抗硫性能。最后,通过H2-TPR,NH3-TPD,XPS,Raman,Py-IR等考察了样品中活性物种的种类及位置,并分析了选用双金属作为活性组分的优势。
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ426;X701
【图文】：
图１－１ＺＳＭ－５结构示意图：（ａ）ＺＳＭ－５的基本结构单元及［００１］晶面；逡逑（ｂ）ＺＳＭ－５的［１００］晶面；（ｃ）ＺＳＭ－５的孔道结构逡逑ＺＳＭ－５分子筛属于正交晶系，如图１－１所示［１９］。其中，硅（铝）氧四面体通逡逑过公用顶点氧桥形成五元硅（铝）环，８个五元环组成ＺＳＭ－５分子筛的基本结逡逑构单元，其00１晶面如图１－１0），１００晶面如图ｌ－ｌ（ｂ），孔道结构如图ｌ－ｌ（ｃ）所示。逡逑Ｓｏｎｇ＾等研究了不同铜源对Ｃｕ／ＺＳＭ－５脱硝活性的影响，发现由硝酸铜制备的样逡逑品（Ｃｕ／ＺＳＭ－５－Ｎ）具有最好的催化活性，在２２５－４０５°Ｃ内催化活性高达９０％。逡逑这主要是因为Ｃｕ／ＺＳＭ－５－Ｎ中铜物种得到了高度的分散，并且该样品比其他铜源逡逑制备的催化剂具有更多的弱酸位及更好的还原能力。Ｈｃｍｇ［２１］等利用“溶解－再结逡逑晶”过程成功将Ｐｔ纳米颗粒包封在中空的ＺＳＭ－５中，该样品在９０°Ｃ下的ＮＯ转逡逑化率可达８４％，Ｎ２选择性为９０％，表现出良好的低温活性。同时，该研宄发现逡逑４逡逑
图１－２邋ＳＡＰＯ－３４结构示意图：（ａ）邋ＳＡＰＯ－３４邋ｂ轴方向框架；逡逑（ｂ）邋ＳＡＰＯ－３４邋ｂ轴方向笼结构原子位置；（ｃ）邋ＳＡＰＯ－３４邋ｃ轴方向笼结构逡逑ＳＡＰＯ－３４由Ｓｉ0４、Ａｌ0４、Ｐ0４四面体相连组成，如图１－２［２４＿２５】所示，具有由逡逑氧八元环构成的椭球形笼结构和三维孔道结构，其为负电性骨架，含有可交换的逡逑阳离子。首先，Ｙｕ［２６］等发现在脱硝反应中，Ｃｕ－ＳＡＰＯ－３４内独立的Ｃｕ２＋离子是活逡逑性位点，反应过程的中间体为氨硝酸盐物种。２０１７年，ＣｈｅｎｇＰｌ等通过原位逡逑ＤＲＩＦＴＳ邋研宄了邋Ｃｕ－Ｍｎ／ＺＳＭ－５邋的反应机理，其中邋Ｌａｎｇｍｕｉｒ－Ｈｉｎｓｈｅｌｗｏｏｄ邋（Ｌ－Ｈ）逡逑机理和Ｅｌｅｙ－Ｒｉｄｅａｌ邋（Ｅ－Ｒ）机理均有涉及。Ｅ－Ｒ机理的中间产物为配位的ＮＨ３物种，逡逑Ｌ－Ｈ机理的中间产物主要为Ｎ０２及ＮＨ４＋，其中双齿硝酸盐转化为单齿硝酸盐，逡逑进而转化为Ｎ０２起到了重要的作用。等研宄了低温水热处理过程（ＬＴＨ）逡逑中Ｓｉ含量对Ｃｕ／ＳＡＰＯ－３４脱硝性能的影响，该研宄观察到样品中ＳＡＰＯ－３４骨架逡逑及独立的Ｃｕ＋／Ｃｕ２＋的稳定性与Ｓｉ含量呈负相关
~|、S茫у义贤迹保常樱樱冢保辰峁故疽馔迹海ǎ幔樱樱冢保晨蚣埽唬ǎ猓樱樱冢保沉峁瑰义希樱樱冢保澄嗽房椎懒夥惺峁梗缤迹保常ィ浔砻婢哂薪隙嗟闹首铀嵝藻义现行募翱山换坏难衾胱印＃耍鳎幔耄郏常矗莸妊芯糠⑾郑谕跫拢茫酰樱樱冢保吃阱义希保叮埃担担
本文编号：2785141
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ426;X701
【图文】：
图１－１ＺＳＭ－５结构示意图：（ａ）ＺＳＭ－５的基本结构单元及［００１］晶面；逡逑（ｂ）ＺＳＭ－５的［１００］晶面；（ｃ）ＺＳＭ－５的孔道结构逡逑ＺＳＭ－５分子筛属于正交晶系，如图１－１所示［１９］。其中，硅（铝）氧四面体通逡逑过公用顶点氧桥形成五元硅（铝）环，８个五元环组成ＺＳＭ－５分子筛的基本结逡逑构单元，其00１晶面如图１－１0），１００晶面如图ｌ－ｌ（ｂ），孔道结构如图ｌ－ｌ（ｃ）所示。逡逑Ｓｏｎｇ＾等研究了不同铜源对Ｃｕ／ＺＳＭ－５脱硝活性的影响，发现由硝酸铜制备的样逡逑品（Ｃｕ／ＺＳＭ－５－Ｎ）具有最好的催化活性，在２２５－４０５°Ｃ内催化活性高达９０％。逡逑这主要是因为Ｃｕ／ＺＳＭ－５－Ｎ中铜物种得到了高度的分散，并且该样品比其他铜源逡逑制备的催化剂具有更多的弱酸位及更好的还原能力。Ｈｃｍｇ［２１］等利用“溶解－再结逡逑晶”过程成功将Ｐｔ纳米颗粒包封在中空的ＺＳＭ－５中，该样品在９０°Ｃ下的ＮＯ转逡逑化率可达８４％，Ｎ２选择性为９０％，表现出良好的低温活性。同时，该研宄发现逡逑４逡逑
图１－２邋ＳＡＰＯ－３４结构示意图：（ａ）邋ＳＡＰＯ－３４邋ｂ轴方向框架；逡逑（ｂ）邋ＳＡＰＯ－３４邋ｂ轴方向笼结构原子位置；（ｃ）邋ＳＡＰＯ－３４邋ｃ轴方向笼结构逡逑ＳＡＰＯ－３４由Ｓｉ0４、Ａｌ0４、Ｐ0４四面体相连组成，如图１－２［２４＿２５】所示，具有由逡逑氧八元环构成的椭球形笼结构和三维孔道结构，其为负电性骨架，含有可交换的逡逑阳离子。首先，Ｙｕ［２６］等发现在脱硝反应中，Ｃｕ－ＳＡＰＯ－３４内独立的Ｃｕ２＋离子是活逡逑性位点，反应过程的中间体为氨硝酸盐物种。２０１７年，ＣｈｅｎｇＰｌ等通过原位逡逑ＤＲＩＦＴＳ邋研宄了邋Ｃｕ－Ｍｎ／ＺＳＭ－５邋的反应机理，其中邋Ｌａｎｇｍｕｉｒ－Ｈｉｎｓｈｅｌｗｏｏｄ邋（Ｌ－Ｈ）逡逑机理和Ｅｌｅｙ－Ｒｉｄｅａｌ邋（Ｅ－Ｒ）机理均有涉及。Ｅ－Ｒ机理的中间产物为配位的ＮＨ３物种，逡逑Ｌ－Ｈ机理的中间产物主要为Ｎ０２及ＮＨ４＋，其中双齿硝酸盐转化为单齿硝酸盐，逡逑进而转化为Ｎ０２起到了重要的作用。等研宄了低温水热处理过程（ＬＴＨ）逡逑中Ｓｉ含量对Ｃｕ／ＳＡＰＯ－３４脱硝性能的影响，该研宄观察到样品中ＳＡＰＯ－３４骨架逡逑及独立的Ｃｕ＋／Ｃｕ２＋的稳定性与Ｓｉ含量呈负相关
~|、S茫у义贤迹保常樱樱冢保辰峁故疽馔迹海ǎ幔樱樱冢保晨蚣埽唬ǎ猓樱樱冢保沉峁瑰义希樱樱冢保澄嗽房椎懒夥惺峁梗缤迹保常ィ浔砻婢哂薪隙嗟闹首铀嵝藻义现行募翱山换坏难衾胱印＃耍鳎幔耄郏常矗莸妊芯糠⑾郑谕跫拢茫酰樱樱冢保吃阱义希保叮埃担担
本文编号：2785141
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huanjinggongchenglunwen/2785141.html
