贫燃条件下Fe-Mo/ZSM-5催化剂上氮氧化物的选择性催化还原研究
发布时间：2021-05-07 08:39
机动车尾气中的氮氧化物已成为当今城市道路的主要空气污染源，目前主要是采用三元催化剂对机动车尾气进行，然而，它必须在严格的空燃比条件下才能有效的工作，当空燃比A／F＞15时，三元催化剂还原NOx的能力急剧下降，此时催化剂会失去对NOx的还原性能。由此可见，三元催化剂不能适用于贫燃条件下尾气中氮氧化物净化处理。而另一方面，为了满足改善燃料的经济性和降低CO2的排放量的要求，柴油车以及贫燃汽油车的使用将大大增加。因此，如何在贫燃条件下催化净化NOx已成为当前的一个必须面对的问题。选择性催化还原（SCR）是一种解决贫燃条件下尾气排放中氮氧化物污染的有效技术，也是未来机动车尾气净化催化剂研究的重要课题。 目前所报道的SCR催化剂大概可分为三类：金属氧化物催化剂，贵金属催化剂，以及沸石分子筛催化剂。在金属氧化物催化剂中V2O5／TiO2系催化剂对固定源的NOx选择性催化还原具有较好的催化性能，已实现商品化，然而其存在的...
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：191 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
第一章 文献综述
1.1 引言
1.2 催化消除NO_x的研究现状
1.2.1 NO的直接分解
1.2.2 非选择性催化还原催化剂
1.2.3 NO_x的选择性催化还原
1.2.4 SCR反应机理
1.2.5 沸石分子筛催化剂的SCR失活机理
1.3 选题思路与研究内容
1.3.1 选题思路
1.3.2 论文的主要研究内容
参考文献
第二章 实验装置及主要测试手段
2.1 实验装置
2.1.1 脱氮活性评价装置
2.1.2 程序升温实验装置
2.2 催化剂的制备
2.2.1 Mo／ZSM-5样品的制备
2.2.2 Fe-Mo／ZSM-5样品的制备
2.3 催化剂的表征技术
2.3.1 比表面积与孔结构
2.3.2 XRD表征
2.3.3 X-光电子能谱(XPS)
2.3.4 红外表征
2.3.5 扫描电子显微镜(SEM)
2.3.6 ICP测试
第三章 NH_3-SCR催化剂载体与活性组分研究
3.1 引言
3.2 催化剂制备
3.2.1 负载不同过元素样品的制备
3.2.2 不同Si／Al比样品的制备
3.3 活性组分对负载型ZSM-5催化性能的影响
3.3.1 活性组分对SCR反应性能的影响
3.3.2 活性组分对NO直接分解活性的影响
3.4 不同Si／Al比的HSM-5载体对催化性能的影响
3.5 Fe-Mo／ZSM-5催化剂的性能
3.5.1 第二活性组分的筛选
3.5.2 Fe-Mo／ZSM-5与Mo／ZSM-5和Fe／ZSM-5催化性能的比较
3.6 本章小结
参考文献
第四章 Mo／ZSM-5催化剂上NO选择性催化还原研究
4.1 引言
4.2 不同制备方法Mo／SM-5催化剂的性能
4.2.1 NH_3-SCR反应活性
4.2.2 XRD测试
4.2.3 催化剂的SEM、EDS和ICP测试
4.3 不同Mo含量的Mo／SM-5催化剂性能
4.3.1 NH_3-SCR反应活性
4.3.2 催化剂的XRD分析
4.4 反应条件对NH3-SCR活性的影响
4.4.1 NO浓度
4.4.2 O_2浓度
4.4.3 空速
4.5 Mo／ZSM-5催化剂的NH_3-SCR反应稳定性
4.5.1 反应稳定性
4.5.2 XRD分析
4.5.3 IR分析
4.6 催化剂的吸附性能
4.6.1 NO-TPD
4.6.2 NH_3-TPD
4.6.3 H_2-TPR
4.7 XPS
4.7.1 不同Mo含量样品
4.7.2 不同Si／Al比样品
4.7.3 SCR反应机理探讨
4.8 本章小结
参考文献
第五章 Fe-Mo／ZSM-5催化剂上NO的选择性催化还原研究
5.1 引言
5.2 Fe-Mo／ZSM-5催化剂活性
5.2.1 不同担载顺序的影响
5.2.2 Fe／Mo比对催化性能的影响
5.3 反应条件的影响及稳定性
5.3.1 氧气浓度
5.3.2 空速的影响
5.3.3 SCR反应稳定性
5.4 Fe-Mo／ZSM-5的XRD和XPS分析
5.4.1 XRD分析
5.4.2 XPS
5.5 焙烧条件对催化性能的影响
5.5.1 不同焙烧条件下的催化活性
5.5.2 XRD结果
5.5.3 比表面(BET)及孔容积等测试结果
5.5.4 焙烧残留含氮物种分析
5.6 本章小结
参考文献
第六章 Fe-Mo／ZSM-5催化剂的表面吸附及NO还原性能研究
6.1 引言
6.2 NH_3-TPD
6.2.1 不同担载顺序样品的NH_3-TPD
6.2.2 不同Fe／Mo比样品的NH_3-TPD
6.2.3 不同处理样品的NH_3-TPD
6.3 吸附实验
6.3.1 吸附NO的TPD
6.3.2 NO和O_2共吸附的NO-TPD
6.3.3 NO和NH_3共吸附的NO-TPD
6.3.4 NO-O_2-NH_3共吸附后的TPD
6.4 暂态响应实验结果
6.4.1 NO的暂态响应
6.4.2 NH_3的暂态响应
6.4.3 O_2的暂态响应
6.5 讨论
6.5.1 NO吸附物种
6.5.2 O_2在NO吸附中的作用
6.5.3 NO还原机理
6.6 本章小结
参考文献
第七章 Fe-Mo／ZSM-5催化剂上NO催化还原反应动力学研究
7.1 引言
7.2 实验部分
7.2.1 催化反应速率和活性的测定
7.2.2 计算方法和语言
7.3 动力学模型的建立
7.3.1 实验数据分析
7.3.2 幂律动力学方程(模型Ⅰ)
7.3.3 以L-H机理为基础的动力方程(模型Ⅱ)
7.4 模拟结果与讨论
7.4.1 幂律动力学方程的模拟结果
7.4.2 L-H机理动力学方程
7.4.3 模型检验
7.4.4 SCR反应机理
7.5 本章小结
参考文献
第八章 结论
8.1 引言
8.2 Mo／ZSM-5催化剂上NH_3-SCR总结
8.3 Fe-Mo／ZSM-5催化剂上NH_3-SCR总结
8.4 Fe-Mo／ZSM-5催化剂的表面吸附性能研究结果
8.5 SCR反应机理及动力学研究
8.6 论文的创新点
后记
附录
作者简介
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Fe-ZSM-5杂原子分子筛的合成与表征[J]. 孙长勇,宋一兵,叶飞,余林,郭锡坤. 光谱实验室. 2003(03)
[2]以金属氧化物及钙钛矿结构化合物为活性组分的ZSM-5催化剂上NOx选择性还原研究[J]. 李哲,靳英,刘振宇. 分子催化. 2000(05)
[3]富氧条件下碳氢化合物选择性催化还原NO研究进展[J]. 朱天乐,郝吉明,崔翔宇. 环境污染治理技术与设备. 2000(02)
[4]柴油机NOX排放控制与废气再循环技术[J]. 何邦全,姚春德,刘增勇,李万众. 小型内燃机. 2000(01)
[5]我国汽车尾气污染状况及其控制对策分析[J]. 范秀英,张微,韩圣慧. 环境科学. 1999(05)
[6]我国汽车尾气排放与控制[J]. 沈晓悦,国冬梅. 环境科学动态. 1998(04)
[7]分散法制备的CuCl/ZSM-5分子筛催化剂上C3H6选择性催化还原NO反应的研究[J]. 贾明君,张文祥,肖丰收,吴通好,孙铁. 高等学校化学学报. 1998(04)
[8]汽车排气污染及控制对策[J]. 郭伊均,陈盛梁. 重庆环境科学. 1997(03)
[9]甲烷芳构化反应催化剂MoO3／HZSM－5的研究—MoO3与HZSM—5的相互作用及Mo的价态[J]. 刘社田,李小云,刘润静,刘微,刘兵,徐奕德,沈师孔,郭燮贤. 河北省科学院学报. 1996(03)
本文编号：3173096
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【文章页数】：191 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
第一章 文献综述
1.1 引言
1.2 催化消除NO_x的研究现状
1.2.1 NO的直接分解
1.2.2 非选择性催化还原催化剂
1.2.3 NO_x的选择性催化还原
1.2.4 SCR反应机理
1.2.5 沸石分子筛催化剂的SCR失活机理
1.3 选题思路与研究内容
1.3.1 选题思路
1.3.2 论文的主要研究内容
参考文献
第二章 实验装置及主要测试手段
2.1 实验装置
2.1.1 脱氮活性评价装置
2.1.2 程序升温实验装置
2.2 催化剂的制备
2.2.1 Mo／ZSM-5样品的制备
2.2.2 Fe-Mo／ZSM-5样品的制备
2.3 催化剂的表征技术
2.3.1 比表面积与孔结构
2.3.2 XRD表征
2.3.3 X-光电子能谱(XPS)
2.3.4 红外表征
2.3.5 扫描电子显微镜(SEM)
2.3.6 ICP测试
第三章 NH_3-SCR催化剂载体与活性组分研究
3.1 引言
3.2 催化剂制备
3.2.1 负载不同过元素样品的制备
3.2.2 不同Si／Al比样品的制备
3.3 活性组分对负载型ZSM-5催化性能的影响
3.3.1 活性组分对SCR反应性能的影响
3.3.2 活性组分对NO直接分解活性的影响
3.4 不同Si／Al比的HSM-5载体对催化性能的影响
3.5 Fe-Mo／ZSM-5催化剂的性能
3.5.1 第二活性组分的筛选
3.5.2 Fe-Mo／ZSM-5与Mo／ZSM-5和Fe／ZSM-5催化性能的比较
3.6 本章小结
参考文献
第四章 Mo／ZSM-5催化剂上NO选择性催化还原研究
4.1 引言
4.2 不同制备方法Mo／SM-5催化剂的性能
4.2.1 NH_3-SCR反应活性
4.2.2 XRD测试
4.2.3 催化剂的SEM、EDS和ICP测试
4.3 不同Mo含量的Mo／SM-5催化剂性能
4.3.1 NH_3-SCR反应活性
4.3.2 催化剂的XRD分析
4.4 反应条件对NH3-SCR活性的影响
4.4.1 NO浓度
4.4.2 O_2浓度
4.4.3 空速
4.5 Mo／ZSM-5催化剂的NH_3-SCR反应稳定性
4.5.1 反应稳定性
4.5.2 XRD分析
4.5.3 IR分析
4.6 催化剂的吸附性能
4.6.1 NO-TPD
4.6.2 NH_3-TPD
4.6.3 H_2-TPR
4.7 XPS
4.7.1 不同Mo含量样品
4.7.2 不同Si／Al比样品
4.7.3 SCR反应机理探讨
4.8 本章小结
参考文献
第五章 Fe-Mo／ZSM-5催化剂上NO的选择性催化还原研究
5.1 引言
5.2 Fe-Mo／ZSM-5催化剂活性
5.2.1 不同担载顺序的影响
5.2.2 Fe／Mo比对催化性能的影响
5.3 反应条件的影响及稳定性
5.3.1 氧气浓度
5.3.2 空速的影响
5.3.3 SCR反应稳定性
5.4 Fe-Mo／ZSM-5的XRD和XPS分析
5.4.1 XRD分析
5.4.2 XPS
5.5 焙烧条件对催化性能的影响
5.5.1 不同焙烧条件下的催化活性
5.5.2 XRD结果
5.5.3 比表面(BET)及孔容积等测试结果
5.5.4 焙烧残留含氮物种分析
5.6 本章小结
参考文献
第六章 Fe-Mo／ZSM-5催化剂的表面吸附及NO还原性能研究
6.1 引言
6.2 NH_3-TPD
6.2.1 不同担载顺序样品的NH_3-TPD
6.2.2 不同Fe／Mo比样品的NH_3-TPD
6.2.3 不同处理样品的NH_3-TPD
6.3 吸附实验
6.3.1 吸附NO的TPD
6.3.2 NO和O_2共吸附的NO-TPD
6.3.3 NO和NH_3共吸附的NO-TPD
6.3.4 NO-O_2-NH_3共吸附后的TPD
6.4 暂态响应实验结果
6.4.1 NO的暂态响应
6.4.2 NH_3的暂态响应
6.4.3 O_2的暂态响应
6.5 讨论
6.5.1 NO吸附物种
6.5.2 O_2在NO吸附中的作用
6.5.3 NO还原机理
6.6 本章小结
参考文献
第七章 Fe-Mo／ZSM-5催化剂上NO催化还原反应动力学研究
7.1 引言
7.2 实验部分
7.2.1 催化反应速率和活性的测定
7.2.2 计算方法和语言
7.3 动力学模型的建立
7.3.1 实验数据分析
7.3.2 幂律动力学方程(模型Ⅰ)
7.3.3 以L-H机理为基础的动力方程(模型Ⅱ)
7.4 模拟结果与讨论
7.4.1 幂律动力学方程的模拟结果
7.4.2 L-H机理动力学方程
7.4.3 模型检验
7.4.4 SCR反应机理
7.5 本章小结
参考文献
第八章 结论
8.1 引言
8.2 Mo／ZSM-5催化剂上NH_3-SCR总结
8.3 Fe-Mo／ZSM-5催化剂上NH_3-SCR总结
8.4 Fe-Mo／ZSM-5催化剂的表面吸附性能研究结果
8.5 SCR反应机理及动力学研究
8.6 论文的创新点
后记
附录
作者简介
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Fe-ZSM-5杂原子分子筛的合成与表征[J]. 孙长勇,宋一兵,叶飞,余林,郭锡坤. 光谱实验室. 2003(03)
[2]以金属氧化物及钙钛矿结构化合物为活性组分的ZSM-5催化剂上NOx选择性还原研究[J]. 李哲,靳英,刘振宇. 分子催化. 2000(05)
[3]富氧条件下碳氢化合物选择性催化还原NO研究进展[J]. 朱天乐,郝吉明,崔翔宇. 环境污染治理技术与设备. 2000(02)
[4]柴油机NOX排放控制与废气再循环技术[J]. 何邦全,姚春德,刘增勇,李万众. 小型内燃机. 2000(01)
[5]我国汽车尾气污染状况及其控制对策分析[J]. 范秀英,张微,韩圣慧. 环境科学. 1999(05)
[6]我国汽车尾气排放与控制[J]. 沈晓悦,国冬梅. 环境科学动态. 1998(04)
[7]分散法制备的CuCl/ZSM-5分子筛催化剂上C3H6选择性催化还原NO反应的研究[J]. 贾明君,张文祥,肖丰收,吴通好,孙铁. 高等学校化学学报. 1998(04)
[8]汽车排气污染及控制对策[J]. 郭伊均,陈盛梁. 重庆环境科学. 1997(03)
[9]甲烷芳构化反应催化剂MoO3／HZSM－5的研究—MoO3与HZSM—5的相互作用及Mo的价态[J]. 刘社田,李小云,刘润静,刘微,刘兵,徐奕德,沈师孔,郭燮贤. 河北省科学院学报. 1996(03)
本文编号：3173096
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