柴油机Cu-SSZ-13分子筛SCR催化剂储氨机理研究

基于原位傅里叶变换红外光谱(DRIFTS)法对柴油机选择性催化还原(SCR)后处理铜基菱沸石(Cu-CHA)催化剂Cu-SSZ-13的储氨机理进行试验研究。试验结果表明,NH_3主要吸附在Cu-SSZ-13催化剂表面的Lewis酸性位和Br?nsted酸性位上,其中Br?nsted酸性位有4种,分别是Si-OH、Cu-OH、Al-OH和Ai-OH-Si,而Lewis酸性位主要是两种Cu交换位,分别是六元环上的孤立铜离子和CHA笼子中的铜离子。在程序升温脱附(TPD)过程中,Br?nsted酸性位上吸附的铵离子比Lewis酸性位上吸附的配位氨更稳定,吸附在Lewis酸性位上的配位氨在350℃时基本完全脱附,而吸附在Br?nsted酸性位上的铵离子,其中Si-OH和Cu-OH上的铵离子在350℃时基本全部脱附,Al-OH和Ai-OH-Si上的铵离子在350℃时仍然吸附于催化剂表面,且二者为主要的Br?nsted酸性位。此外,当温度从150℃升到300℃过程中,Ai-OH-Si上吸附氨红外特征峰有增强的趋势,部分从Lewis或弱Br?nsted酸性位上脱附下的NH3再吸附于Ai-OH-Si上,这种再吸附现象对于减少柴油机瞬态工况下氨泄漏具有重要意义。     

初始凝胶含水量对Cu-SSZ-13分子筛合成的影响

Cu-SSZ-13分子筛是环保、宽温型脱硝催化剂,为了研究初始凝胶含水量对Cu-SSZ-13分子筛合成的影响,分别在定NaOH量和定pH值两个条件下进行水热合成,并且采用X射线衍射、扫描电子显微镜、77 K氮吸附、X射线荧光法和氨程序升温脱附对样品进行表征,评价Cu-SSZ-13分子筛催化剂脱硝催化性能。结果表明,初始凝胶含水量对晶化过程、结晶度、比表面积、介孔、强L酸和B酸酸性均有明显影响,高含水量有利于生成高稳定性强酸并减少中强酸的生成,但会降低晶化速率影响结晶度,适宜的初始凝胶含水量有助于获得高效脱硝的Cu-SSZ-13分子筛催化剂。     

Cu-SSZ-13分子筛的表面改性及其MTO反应性能

以廉价Cu-TEPA为模板剂合成Cu-SSZ-13分子筛,分别采用氯化铵和稀硝酸溶液对Cu-SSZ-13分子筛进行改性,制得几种甲醇制烯烃(MTO)催化剂。采用X射线衍射、X射线荧光分析、电感等离子体耦合质谱、87 K氩吸附、NH 3程序升温脱附和H 2程序升温还原等对催化剂结构进行表征,在微型固定床反应器中评价其MTO反应性能。结果表明,采用氯化铵溶液和稀硝酸溶液交换结合会降低催化剂中CuO及方沸石杂晶含量;使Cu-SSZ-13分子筛同时降低Na及Cu元素含量,获得更大的比表面积和适宜的酸强度及酸量,在MTO反应中有更长的催化寿命和更高的低碳烯烃选择性;Cu-SSZ-13分子筛的改性方式、比表面积、表面酸量、表面Cu的分布状态与催化性能密切相关。     

焙烧程序对一步合成Cu-SSZ-13催化剂NH3-SCR性能的影响

焙烧程序影响一步合成法制备Cu-SSZ-13催化剂中Cu物种的种类及分布,是影响催化剂在NH₃选择性催化还原（NH₃-SCR）氮氧化物反应中催化性能的重要因素。为研究焙烧程序对该方法制备Cu-SSZ-13催化剂性能的影响,采用不同的焙烧温度及升温速率制备Cu-SSZ-13催化剂,并考察各催化剂的催化活性、水热稳定性及活性物种形态。结果表明焙烧温度不改变催化剂的晶型结构,但影响催化剂的活性物种形态及稳定性。当焙烧温度为600℃时,催化剂中Cu物种全部为孤立的Cu²⁺,并具有极高的稳定性,催化剂具有最佳的活性及水热稳定性。固定焙烧温度为600℃,随升温速率的提高,催化剂活性及水热稳定性表现出下降趋势,考虑经济成本,最佳的升温速率应为1℃/min。因此,以1℃/min的升温速率升至600℃焙烧6h是一步合成法制备Cu-SSZ-13催化剂的最佳焙烧程序,所得催化剂具备优异的NH₃-SCR活性和水热稳定性。     

过渡金属/分子筛催化剂上选择性催化还原氮氧化物的研究进展

综述了近十年来过渡金属/分子筛催化剂上氨和碳氢化合物选择性催化还原NOx方面的研究进展。在NH3-SCR体系,着重介绍了铜基和铁基分子筛催化剂的研究状况,探讨了分子筛催化剂在该体系中的失活原因;在HC-SCR体系,总结了不同过渡金属、分子筛类型、还原剂、H2O和SO2等对催化剂活性的影响,探讨了目前比较公认的碳氢化合物选择性催化还原NOx的反应机理。最后展望了分子筛催化剂在选择性催化还原NOx领域今后的研究方向。     

金属基分子筛型NH3选择性催化还原氮氧化物催化剂的研究进展

氨气选择性催化还原(NH3-SCR)消除氮氧化物(NOx)以其高效、低成本的优势成为目前最具潜力和最广泛应用的固定源脱硝技术.传统的NH3-SCR以V2O5/WOx-TiO2为催化剂,但该类催化剂水热稳定性差,易中毒且其本身就具有毒性,因此开发金属基分子筛催化剂是当前的研究热点之一.本文介绍了分子筛型NH3-SCR催化剂的研究进展,总结了不同金属负载分子筛对选择性催化还原的影响及其反应机理,探讨了催化剂失活的影响因素.     

基于低温SCR脱硝催化剂研究进展

目前环境问题日益严峻,氮氧化物作为污染源引起了人们的高度关注,燃煤催化脱硝技术得到了高速发展,其中SCR技术能在200℃以下的反应温度将NO_x高效变换为N_2。从脱硝技术的反应机理出发,总结了目前的SCR脱硝技术,并对低温催化脱硝方面的发展做了展望。     

Cu-SSZ-13的合成与金属改性及催化MTO性能

以低廉的铜氨络合物(Cu-TEPA)为模板剂,通过原位水热合成法制备了Cu-SSZ-13。考察了两种铜盐和氢氧化钠用量对Cu-SSZ-13的晶相结构和形貌的影响,测试了两种铜盐制备的Cu-SSZ-13和金属改性的Cu-SSZ-13在甲醇制烯烃(MTO)中的催化性能。用XRF、XRD、SEM、N2等温吸附脱附(BET)和NH3程序升温脱附(NH3-TPD)对催化剂进行了表征。结果表明:碱度对Cu-SSZ-13的结晶度有很大影响,较高或较低的碱度会导致方沸石杂晶的产生,甚至生成纯相方沸石,n(Na2O)∶n(Al2O3)的较佳值为4.7~5;在MTO反应中,硝酸铜制备的CuSSZ-13的氢转移反应剧烈,反应初期丙烷选择性达到40%,远高于硫酸铜制备的Cu-SSZ-13的丙烷选择性(19%),因此,在抑制副反应发生上,Cu-SSZ-13/Cu SO4要优于Cu-SSZ-13/Cu(NO3)2。锰改性的Cu-SSZ-13明显提高了抗积炭失活能力,在反应温度440℃、质量空速(WHSV)5 h-1条件下,催化寿命从未改性的30 min延长到了65 min。     

Cu-SSZ-13的合成与金属改性及催化MTO性能

以低廉的铜氨络合物（Cu-TEPA）为模板剂,通过原位水热合成法制备了Cu-SSZ-13。考察了两种铜盐和氢氧化钠用量对Cu-SSZ-13的晶相结构和形貌的影响,测试了两种铜盐制备的Cu-SSZ-13和金属改性的Cu-SSZ-13在甲醇制烯烃（MTO）中的催化性能。用X射线荧光光谱（XRF）、X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、N2等温吸附-脱附（BET）和NH3程序升温脱附（NH3-TPD）对催化剂进行了表征。结果表明：碱度对Cu-SSZ-13的结晶度有很大影响,较高或较低的碱度会导致方沸石杂晶的产生,甚至生成纯相方沸石;在MTO反应中,硝酸铜制备的Cu-SSZ-13的氢转移反应剧烈,反应初期丙烷选择性达到40％,远高于硫酸铜制备的Cu-SSZ-13的19％。锰改性的Cu-SSZ-13明显提高了抗积炭失活能力,在反应温度440℃和质量空速5h-1条件下的催化寿命从未改性的30min延长到65min。     

Fe改性Cu-SSZ-13的方法对催化剂NH3-SCR脱硝性能的影响

为了解决柴油车尾气中的NO_x污染环境的问题,分别用离子交换法（IE）、湿浸渍法（IWI）和固态离子交换法（SSIE）制备了3种Fe/Cu-SSZ-13分子筛催化剂,考察了其对NH₃选择性催化还原NO（NH₃-SCR）的催化性能,并运用XRD、BET、FTIR、UV-Vis DRS,H₂-TPR等方法对催化剂进行了表征。结果表明,经Fe改性Cu-SSZ-13后,催化剂有很好的抗高空速性能、较宽的温度窗口、很好的水热稳定性和更好的高温还原能力。制备方法对Fe/Cu-SSZ-13的脱硝活性影响不同,在150～400℃温度范围时,3种催化剂的SCR活性顺序为：Fe（5.5%）-IE >Fe（5.4%）-SSIE >Fe（5.5%）-IWI;然而高于400℃时,SCR活性顺序为：Fe（5.5%）-IE >Fe（5.5%）-IWI >Fe（5.4%）-SSIE。表征结果显示,3种方法制备的催化剂进行比较,离子交换法制备的Fe含量为5.5%的催化剂表现出最好的水热稳定性、最大的比表面积以及最好的催化活性,其在175～500℃内NO的转化率达到90%以上,因此Fe（5.5%）-IE是首选的NH₃-SCR催化剂。     

ZSM-5分子筛对氮氧化物的吸附特性研究

在SO2污染逐渐得到控制，氮氧化物(NOx)成了大气污染的主要来源。据有关报道：利用两步法消除工厂尾气中的氮氧化物是一种经济有效的办法。本文通过筛选获得一种最理想的、用于吸附NO的分子筛，并给予了合理的解释。经过数学分析和处理，得到动态、静态吸附量方程和传质系数。     

碳氢化合物去除氮氧化物的研究进展

介绍了氮氧化物的形成机理以及用碳氢化合物选择性催化还原氮氧化物的研究状况,对今后去除氮氧化物的研究工作提出了建议。     

分子筛类催化剂上甲烷选择性催化还原NOx研究进展

选择性催化还原NOx是处理工业废气和稀燃汽车尾气NOx的有效方法。由于还原剂甲烷廉价易得,甲烷选择性催化还原NOx（简称CH4-SCR）已成为近年来的研究热点,而分子筛类催化剂因催化活性高而得到广泛研究。本文综述了CH4-SCR脱除NOx体系中不同金属负载的分子筛催化剂及反应机理方面的研究进展,包括Co系、Pd系、In系等分子筛催化剂在催化性能、反应机理及掺杂改性等方面的研究现状,并提出了分子筛类催化剂用于CH4-SCR的研究方向。     

SCR脱硝金属氧化物催化剂研究进展

氮氧化物是大气主要污染物之一,选择性催化还原(SCR)是国内外工业锅炉(窑炉)烟气脱硝的主要技术途径。脱硝催化剂是SCR技术的核心,近几十年来为人们所关注和广泛研究。金属氧化物催化剂材料来源广泛,制备简单,脱硝效率稳定,在工业锅炉(窑炉)烟气脱硝中具有广阔的应用前景,因而成为人们研究关注的重点。本文基于SCR烟气脱硝理论现状,归纳了金属氧化物催化剂优化设计的关键与重要基础,同时,梳理了目前备受研究关注的钒基、锰基、铈基、铁基等四种典型金属氧化物催化剂的研究进展,系统介绍了不同氧化物催化剂的脱硝机理、本质特征、元素改良、结构和形貌设计,以及存在的问题等,并展望了今后金属氧化物催化剂研究的发展趋势,为今后工业锅炉(窑炉)烟气高效脱硝催化剂的研发提供参考借鉴。     

SAPO-18分子筛的合成及应用研究进展

综述了近年来SAPO-18分子筛合成及应用方面的研究进展。分析了合成机理及硅铝比、模板剂、晶化温度、时间等因素对合成的影响;介绍了SAPO-18分子筛在催化甲醇制烯烃(MTO)和正己烷裂解过程中的应用研究。     

多级孔分子筛的合成研究进展

多级孔分子筛由于其高的外比表面积、良好的传热及扩散性能,在重油裂化、异丙苯制备、加氢异构化等催化反应中显示出优良的性能。综述近年来多级孔分子筛的合成进展,着重介绍多级孔分子筛的合成方法、合成机理及性质特点。     

Mn基低温SCR催化剂抗中毒研究进展

选择性催化还原技术是目前成熟可靠的脱硝技术,广泛应用于固定源氮氧化物的脱除。商用钒钛催化剂的温度窗口窄且高,为了满足非电力行业更低温度窗口的脱硝需求,低温NH₃-SCR备受关注。近年来,Mn基催化剂因其良好的低温活性被认为是最具有前景的低温SCR催化剂。详细讨论不同种类锰基催化剂的性能研究以及锰基催化剂抗硫、抗水、抗碱金属/碱土金属(K、Na、Ca、Mg)和重金属(As、Zn、Pb)中毒的机理和改性方法,针对不同的抗中毒研究和改性方法进行了分析和总结,获得结论如下：(1)传统非负载型Mn基催化剂最佳制备方法为共沉淀法,脱硝效率达100%;微生物处理法是新型绿色合成方法,经济环保性高,为绿色合成Mn基催化剂提供了可行路径;(2)掺杂Ce、Fe、Cu、Ni、Ho、Nd、Zr、Co和Eu等元素能够有效提高Mn基催化剂的脱硝活性和抗中毒性能;可考虑将其作为“核-壳”结构的“壳”材料,提高Mn基催化剂的抗中毒性能;(3)特定孔径的分子筛是解决催化剂硫中毒的理想材料,但目前传质阻力的问题尚未解决,还需进一步优化分子筛的制备方法和工艺;(4) Mn基催化剂的抗碱金属中毒集中于掺...     

氮氧化物选择催化还原的研究进展

氮氧化物（NOx）是大气的主要污染物之一。含氧气氛中，在催化剂的帮助下使还原剂与废气中的NOx反应并将其还原为N₂的催化过程称为选择催化还原(SCR)，是目前研究较多的消除NOx污染的方法之一。综述了选择催化还原方法的研究现状与应用前景。     

氮氧化物选择性催化还原催化剂研究进展

氮氧化物是形成酸雨和光化学烟雾的主要物种和引发物,消除氮氧化物污染是环境保护中的重点和难点。选择性催化还原作为一种有效脱除氮氧化物的方法,在近年来得到了广泛深入的研究。本文对有关催化体系的文献进行了总结。     

霞石正长岩制备13X分子筛

采用烧结-水热合成工艺以个旧白云山霞石正长岩为原料合成13X分子筛并副产碳酸钾、碳酸钠和白炭黑，并已进行了扩大试验。