| 题名 | 硫酸化Zr-Fe 和Zr-Co 基催化剂及其催化CH4-SCR 特性研究 |
| 作者 | 王相杰 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2011-05-01 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 贺泓 |
| 关键词 | 选择性催化还原 氮氧化物 固体酸 固溶体 甲烷 硫酸化 |
| 其他题名 | Sulphated Zr-Fe and Zr-Co Oxides based catalysts and their catalytic performance for CH4-SCR |
| 学位专业 | 环境科学 |
| 中文摘要 | 以CH4 为还原剂在催化剂的作用下选择性还原NO 生成无毒无害的N2 和H2O，即CH4-SCR 技术，是去除固定源烟气和移动源尾气中NOx 的有效技术之一。本文采用一步浸渍法(硫酸化Zr-Fe、Zr-Co 氢氧化物)以减少传统两步浸渍法(先硫酸化再浸渍过渡金属组分Fe、Co)导致的Brønsted 酸性损失，实现了活性组分的高度分散，制备了性能优异的CH4-SCR 催化剂。 (1) 采用一步浸渍法制备硫酸化的Zr-Fe 氢氧化物（SZF），随后负载Co 得到Co/SZF 催化剂。通过对硫含量、Zr-Fe 比例和Co 含量等因素进行优化，提高了Co/SZF 催化剂Brønsted 酸性位点的数量与活性组分Co、Fe 的分散度，实现了高活性CH4-SCR 催化剂的设计与制备。 (2) 利用BET、XRD、Raman、原位红外、XPS 和XAS 等表征手段，确认了SZF 载体中Fe 的存在状态，发现孤立态的Fe3+物种有利于CH4-SCR 反应过程中关键中间体NO+物种的形成，从而在NOx 净化中起到重要的作用。利用XRD和H2-TPR 等表征手段，研究了Co/SZF 催化剂中Co 的存在状态，发现孤立态的Co2+是Co/SZF 催化剂上CH4-SCR 反应的活性中心。适量Co 的引入能使该物种以孤立态的Co2+高度分散于催化剂的表面，NOx 净化性能高。酸性位点在Co/SZF催化CH4 选择性还原NOx 反应中起到至关重要的作用，通过硫酸化可以增强该催化剂的酸性。 (3) 一步浸渍法制备硫酸化Zr-Co 复合氧化物（SZC）的方法可以在不消耗Brønsted 酸性位点的情况下，实现过渡金属Co2+的成功引入，克服了传统的两步浸渍法引进Co 等过渡金属所导致的载体酸性位点降低的缺陷，为第二活性组分Pd2+物种的引入与锚定提供了足够的活性位，也为Pd 负载的SZC 催化剂(Pd/SZC)上的CH4-SCR 提供了必要的Brønsted 酸性位点，以此为指导，合成了具有优异性能的催化CH4 选择性还原NOx 的双活性组分PdSZC 催化剂。 (4) 利用XRD、Raman 和XAS 等表征手段，研究了SZC 载体中ZrO2、活性物种Co 的存在形式，发现Co2+以同晶取代的方式进入到立方相ZrO2 中，形成了Zr-Co 固溶体，第一次给出了Co 进入到立方相ZrO2 的直接证据。以量化模拟计算研究了SZC 中硫的存在形态，发现硫的含量一定时，硫物种倾向于以单层吸附的形式存在于Zr 位，不会导致SZC 结构的改变。在双活性组分Pd/SZC催化剂上，丰富的Brønsted 酸性位点，以及存在于催化剂表面与固溶体晶格中高度分散的Pd2+、Co2+，是该体系具有优异的CH4-SCR 活性和耐久性的关键。 |
| 语种 | 中文 |
| 学科主题 | 环境化学 |
| 公开日期 | 2011-08-26 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/723]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_大气环境科学实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 王相杰. 硫酸化Zr-Fe 和Zr-Co 基催化剂及其催化CH4-SCR 特性研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2011. |
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