MOR分子筛基催化剂上乙炔作还原剂选择催化还原NO的研究

摘要

在富氧条件下氮氧化物的有效去除是世界范围内的挑战性课题。烃选择催化还原氮氧化物法(HC－SCR)是贫燃发动机尾气中NOx消除的有应用前景的方法。本文从提高NOx的选择性催化还原(SCR)的低温选择性出发，对MOR分子筛基催化剂上乙炔选择催化还原NOx进行了深入探讨，考察了反应过程的活性中间物种，提出了相应的反应机制。主要研究内容如下： (1)在催化剂上引入0.5％的Mo(以MoO3来计算)，使0.1 g催化剂上350℃的NOx消除转化率(生成N2)由60％(在HMOR上)提高到70％。该结果与文献中在MOR分子筛基催化剂上用丙烷或丙烯还原NOx的较好研究相比，虽然消除转化率大致相同，但本研究结果在800 ppm C2H2，1600 ppm NO，9.95％O2(He为平衡气)的条件下所得，所需还原剂仅为文献中烃用量(以含C数计算)的l/3。与甲烷作还原剂时可取得大致相同消除转化率的较好研究相比，其NOx的有效消除温度降低了近150℃。 (2)用FTIR和NOx－TPD研究了Mo对HMOR催化剂上C2H2－SCR反应的促进作用机制，考察了反应的活性中间物种。研究提出Mo的引入明显地促进了较高温度(300℃)下活性桥式硝酸根(1629 cm-1)的吸附，从而使催化剂在300℃以上NOx的消除转化率得到显著提高。研究证明了NO+(2229 cm-1)和双齿NO3-(1592 cm-1)在反应温度(250～450℃)下可与气态的还原剂反应生成异氰根物种，后者再水解生成酰胺(1698 cm-1)。基于酰胺的生成量与催化活性顺序在反应温度范围成比例关系，进而提出酰胺是重要的活性中闻物。 (3)使用流动吸附技术，研究发现Mo的引入没有促进乙炔的吸附。通过红外研究提出，钼物种对HMOR上C2H2-SCR反应的促进作用与还原剂在催化剂上的吸附无关，还原剂以气态的形式参与SCR反应。

目录

文摘

英文文摘

声明

引言

1文献综述及论文设想

1.1 NOx的来源及危害

1.2脱除NOx研究的发展现状

1.2.1三效催化剂

1.2.2 NH3选择催化还原

1.2.3烃类选择催化还原(HC-SCR)

1.3选择催化还原NOx反应机理研究

1.3.1反应起始步骤的探讨

1.3.2活性反应物种的研究

1.3.3反应机理的归纳

1.4 DeNOx反应的影响因素

1.4.1H2O和SO2的影响

1.4.2 H2的影响

1.4.3 O2的影响

1.5选题依据及论文设想

2实验部分

2.1催化剂的制备

2.1.1试剂原料

2.1.2载体及载体处理

2.1.3离子交换法

2.1.4浸渍法

2.2活性测试

2.2.1 C2H2-SCR反应活性测试

2.2.2 NO氧化活性测试

2.2.3 C2H2吸附、脱附测试

2.2.4氮氧化物吸附、脱附测试

2.3傅立叶变换红外光谱(FTIR)

2.3.1骨架谱的测定

2.3.2氮氧化物吸附形态及其性质测定

2.3.3还原剂吸附形态测定

2.3.4反应中间物的测定

2.4反应装置图

2.4.1活性测定装置

2.4.2 NO氧化及吸附、脱附装置

2.4.3 C2H2吸附、脱附装置

3结果与讨论

3.1催化剂的C2H2-SCR性能比较

3.2 NO氧化

3.3吸附、脱附比较

3.3.1 C2H2的吸附、脱附

3.3.2氮氧化物吸附、脱附

小结

3.4 MOR分子筛基催化剂上C2H2还原NO的机理探讨

3.4.1骨架谱的测定

3.4.2氮氧化物的吸附形态

3.4.3含氮物种对还原剂的反应

3.4.4活性中间物种

3.4.5桥式硝酸根的反应性

3.4.6还原剂C2H2的活化形态

3.4.7 MOR分子筛上C2H2-SCR反应的可能机理

小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢