SAPO分子筛应用于选择性催化还原NO_x的研究

发布时间：2017-07-08 04:07

  本文关键词：SAPO分子筛应用于选择性催化还原NO_x的研究

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【摘要】：NOx作为大气污染物的主要组成部分,对它的脱除治理成为近年来研究的一个重点。综合目前各种NOx治理方法,选择性催化还原法(SCR)以其脱除效率高、副产物少、反应条件温和等优点成为未来发展的方向和趋势。如何筛选并制备出活性高、选择性好、价格便宜的催化剂成为SCR研究的核心和关键。本文通过大量的实验最终制备出两种活性优异的SCR催化剂Cu/SAPO-35和Cu/SAPO-34,并对催化剂的制备方法、影响因素、SCR催化效果进行了深入的研究。以六亚甲基亚胺HMI为模板剂合成得到SAPO-35分子筛时,随着溶胶中Si含量的增大分子筛的结晶度增大,同时Si由单一SM2取代进入骨架到SM2、SM3取代共同发生,最终会导致分子筛内有少量Si岛产生。SAPO-35的B酸酸量也随着Si的增加呈现先增大后减小的趋势。分别用旋转浸渍法和离子交换法制备得到Cu/SAPO-35催化剂并对其SCR活性进行评价。研究发现旋转浸渍法得到的Cu/SAPO-35样品低温活性尚可,但高温段急剧下降,而且出现了较多的N20副产物用离子交换法制备得到Cu/SAPO-35样品的SCR活性得到了明显改善研究还发现用离子交换法制备Cu/SAPO-35催化剂时,分子筛原粉的强酸酸量越大,制备得到的Cu基催化剂中活性组分Cu2+的量就越大,从而催化剂的低温SCR活性表现就越好。用两种不同的模板剂制备得到了Si分布均匀和由大量Si岛存在的SAPO-34分子筛,并利用离子交换法将他们制备成Cu/SAPO-34催化剂,对他们的SCR催化活性进行了研究。Si分布均匀的产品表现出了优异的SCR催化活性和N2选择性,而有大量Si岛存在的样品在低温处活性表现尚可,在高温处活性急剧下降,同时在高温处有大量N20副产物生成。这说明Cu基SAPO分子筛催化剂中Si岛的存在不利于SCR催化反应。将Cu/SAPO-34与Cu/SAPO-35进行了对比研究分析了Cu/SAPO-34与Cu/SAPO-35催化效果差异的原因。SAPO-34分子筛强酸位酸强度要明显高于于SAPO-35。样品的SCR活性分析显示Cu/SAPO-35相比于Cu/SAPO-34氏温活性较差,而高温可以保持更高的催化活性。研究认为这可能与Cu物种在SAPO-35上稳定性较好,还原性较弱有关系。
【关键词】：SAPO-34 SAPO-35 SCR
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O643.36
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-15
• 符号说明15-16
• 第一章 绪论16-32
• 1.1 课题背景16
• 1.2 选择性催化脱硝(SCR)技术的发展现状16-18
• 1.3 SAPO分子筛的介绍18-26
• 1.3.1 SAPO-34分子筛的介绍19-22
• 1.3.2 SAPO-35分子筛的介绍22-26
• 1.4 分子筛应用于SCR的研究进展26-30
• 1.5 本课题的意义及研究内容30-32
• 第二章 实验部分32-38
• 2.1 实验原料与主要仪器32
• 2.1.1 试剂与原料32
• 2.1.2 实验设备32
• 2.2 样品制备32-34
• 2.2.1 SAPO-34分子筛的制备32-33
• 2.2.2 SAPO-35分子筛的制备33
• 2.2.3 Cu基催化剂的制备33-34
• 2.2.4 水热老化处理34
• 2.3 催化剂活性评价34-35
• 2.4 催化剂的表征35-38
• 2.4.1 X射线粉末衍射(XRD)35
• 2.4.2 X荧光元素分析(XRF)35
• 2.4.3 BET比表而积测试(BET)35
• 2.4.4 扫描电镜(SEM)35
• 2.4.5 氨气程序升温脱附(NH_3-TPD)35-36
• 2.4.6 固体核磁共振—硅谱(Si-NMR)36
• 2.4.7 氢气程序升温还原(H_2-TPR)36
• 2.4.8 X射线光电子能谱分析(XPS)36-38
• 第三章 Cu/SAPO-35应用于NH_3-SCR体系的研究38-54
• 3.1 SAPO-35的合成与结构特性38-40
• 3.2 SAPO-35分子筛中Si分布情况及对酸性的影响40-42
• 3.2.1 XRF与Si-NMR40-41
• 3.2.2 NH_3-TPD41-42
• 3.3 Cu/SAPO-35催化剂不同制备方法对其SCR催化活性的影响42-48
• 3.3.1 旋转浸渍法42-44
• 3.3.2 离子交换法44-46
• 3.3.3 H_2-TPR与XPS46-48
• 3.4 分子筛酸性对催化剂SCR活性的影响48-51
• 3.4.1 SCR活性评价48-49
• 3.4.2 XRF与H_2-TPR49-51
• 3.5 Cu/SAPO-35的水热稳定性51-52
• 3.6 本章小结52-54
• 第四章 Cu/SAPO-34应用于NH_3-SCR体系的研究54-68
• 4.1 以三乙胺为模板剂合成得到SAPO-34的研究54-61
• 4.1.1 SAPO-34的合成及其结构特性54-56
• 4.1.2 SAPO-34分子筛催化剂的酸性56-57
• 4.1.3 Cu/SAPO-34的催化活性57-59
• 4.1.4 Cu/SAPO-34的水热稳定性59-61
• 4.2 以吗啡啉为模板剂合成得到SAPO-34的研究61-65
• 4.2.1 SAPO-34的合成及其结构特性61-62
• 4.2.2 SAPO-34分子筛催化剂的酸性62-63
• 4.2.3 Cu/SAPO-34样品的SCR催化活性63-65
• 4.3 本章小结65-68
• 第五章 SAPO-34与SAPO-35应用于NH_3-SCR体系的对比68-76
• 5.1 Cu/SAPO-34与Cu/SAPO-35催化剂活性的对比69-70
• 5.2 SAPO-34与SAPO-35分子筛原粉物化性质的对比70-71
• 5.3 Cu/SAPO-34与Cu/SAPO-35催化剂上Cu形态的研究71-73
• 5.4 本章小结73-76
• 第六章 结论76-78
• 参考文献78-84
• 致谢84-86
• 作者与导师简介86-88
• 附件88-89

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

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本文编号：532944