张先龙
,
解城华
,
郭勇
,
吴雪平
,
王钧伟
环境化学
doi:10.7524/j.issn.0254-6108.2015.04.2014081501
采用悬浮浆液法将凹凸棒石（ PG）涂覆于堇青石蜂窝陶瓷（ CC）基体上，制取PG?CC涂层载体，利用过饱和浸渍法负载MnOx制备MnOx／PG?CC催化剂应用于柴油车尾气SCR脱硝。考察了制备条件对催化剂低温SCR活性的影响，采用BET、SEM?EDS、XRD手段对催化剂的理化性质进行了分析表征，探讨了催化剂结构特性与活性间的构效关系。研究发现，堇青石基体经PG涂层后，对活性组分的一次负载量显著增加，由3％增至13％，对应的催化剂低温脱硝活性显著提高，在100℃脱硝活性由10％提高到78％。结果分析表明，堇青石基体经PG涂层后比表面积大幅度增加，可以承载更高的活性组分，且活性组分具有更好的分散性，从而使得催化剂的活性点增加；另一方面，PG涂层催化剂具有更高的表面Mn4＋／Mn3＋价态比，更有利于催化剂的低温选择性催化还原法（ SCR）活性。活性组分MnOx与PG涂层之间的协同作用是导致催化剂低温SCR脱硝活性得以提升的关键因素。研究结果表明，通过对堇青石蜂窝基体进行凹凸棒石涂层后采用浸渍法负载锰氧化物，可制备出具有较高低温SCR活性的蜂窝式模块催化剂。
关键词:
凹凸棒石
,
堇青石
,
MnOx
,
脱硝
,
低温SCR
陈美娟
,
黄宇
,
李顺诚
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(16)62584-6
氮氧化物(简称NOx,包括NO和NO2等)是形成二次有机气溶胶的重要前体物,其存在会严重影响空气质量并危害人类健康.目前用于NOx的去除的方法主要有过滤、物理吸附、热催化等.然而,这些技术存在高能耗及产生二次污染等缺点,严重制约其实际应用.近年来,光催化技术作为一种有效处理NOx的环保技术,因其具备在常温下高效处理低浓度NOx(大气污染浓度水平)的优点而获得广泛关注.最近,Bi2WO6光催化剂因其独特的层状结构以及特有的催化性质,表现出良好的可见光催化性能.Bi2WO6光催化性能与催化剂的形貌及尺寸大小密切相关,目前报道的Bi2WO6的形貌有片状、颗粒状、花状、中空微球等.其中,由小纳米颗粒堆积成的中空Bi2WO6微球因其大的比表面积和高的荷质传输速率,表现出显著优于其它形貌的光催化性能.目前已有少量关于中空结构Bi2WO6微球的制备方法的报道,这些方法均需引入纳米球状的"核"作为模板,并在其上生长Bi2WO6胶体颗粒,然后去除"核",从而得到中空结构.譬如,Shang等采用碳纳米球作为"核"制备出Bi2WO6微球,再通过煅烧手段去除碳"核".Thillai与合作者用硅球作为"核",为了得到中空结构Bi2WO6微球,用NaOH将硅"核"刻蚀.然而这类方法均涉及到复杂的制备过程和高昂的运行成本.超生喷雾热分解法是一种常见的制备尺寸可控的纳米球的方法.在之前的工作中,本研究组成功使用超声喷雾热解法制备出具有优良光催化活性的Bi2WO6实心微球.我们首次加入NaCl盐为模板,使用简单的超声喷雾热分解方法制备出具有中空结构的Bi2WO6微球光催化剂,合成过程无需采用复杂的除"核"手段.一系列表征表明:该微球由直径为41?148 nm的纳米片自组装而成,并在表面形成了不均匀分布的孔结构;并对Bi2WO6中空微球的生长机制做了详细的研究,考察了所制备Bi2WO6催化剂去除NO的效率.生长机制研究结果表明,NaCl盐在中空Bi2WO6微球的形成过程中发挥着关键性作用:(1)NaCl盐溶液在超生喷雾热分解法的高温过程中形成NaCl单晶并作为"核"模板,参与中空Bi2WO6微球的形成;(2)Na+离子有助于Bi2WO6微球的微结构-纳米片的生长;(3)Cl?离子有利于Bi2WO6微球表面微孔的形成;(4)NaCl模板水洗后留下中空结构的Bi2WO6微球;(5)NaCl盐也充当着多孔诱发剂,其水洗溢出过程会造成Bi2WO6微球表面的孔结构.性能测试表明,以NaCl盐为模板所制备的中空Bi2WO6微球表现出优异的光催化性能,其在模拟太阳光下去除NO的效率是未添加模板的1.7倍、以KCl为模板的1.5倍、以Na2SO4为模板的1.2倍.BET和DRS分析表明,中空结构Bi2WO6微球具有大的比表面积和高的可见光吸收,对提高催化性能起到重要作用.ESR测试结果表明,?OH和?O2?是中空Bi2WO6微球的光催化反应过程的主要活性物种,?O2?的产生有助于提高光催化剂降解NO的耐受性.
关键词:
超声喷雾热分解
,
盐模板
,
Bi2WO6中空微球
,
NO去除
张先龙
,
刘鹏
,
蔡程
,
吴雪平
,
郭亚晴
环境化学
doi:10.7524/j.issn.0254-6108.2016.10.2016022101
采用自蔓延高温合成法(SHS)以堇青石蜂窝陶瓷(CH)为基体制备了一系列Ti1-yMnyO/CH整体式催化剂,应用于柴油车尾气氮氧化物净化.考察了制备参数(钛锰比、涂覆次数、点燃温度)和工况条件(空速,水蒸气)对催化剂低温SCR(选择性催化还原)脱硝活性的影响,采用X射线荧光光谱仪(XRF)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、比表面积(BET)等表征手段对催化剂的结构和形貌进行表征.结果表明,在Ti∶Mn=1∶6(物质的量之比),一次涂覆,点燃温度为350℃条件下所制备的催化剂具有最佳的NH3-SCR脱硝活性,Ti0.14Mn0.86Ox/CH催化剂在空速为30000 h-1,氧气含量为3 vol％反应温度为150-250℃时反应条件为最优,催化剂在150℃以上具有良好的耐水性.Ti元素的添加提高了催化剂表面Mn4+/Mn3+比例,并使MnOx呈无定形态均匀分散在Ti0.4Mn0.86Ox/CH催化剂表面,提高催化剂的低温SCR活性.
关键词:
自蔓延高温合成
,
锰基催化剂
,
脱硝
,
低温SCR
王明玺
,
郭泽宇
,
黄正宏
,
康飞宇
新型炭材料
doi:10.1016/S1872-5805(16)60013-6
采用静电纺丝法制备聚丙烯腈纤维,经预氧化、炭化和活化,得到具有孔径发达和比表面积大的多孔炭纳米纤维.控制纺丝液的浓度和活化条件,可制得织构可控的多孔炭纳米纤维.将所制备的纤维用于室温低浓度NO(20 ppm)的脱除,脱除效果主要基于吸附和催化氧化作用.纤维的织构影响其脱除NO的性能,直径越小、微孔越丰富、比表面积越大,对NO的吸附与催化氧化效果越好.当NO进口浓度为20 ppm时,在900℃下活化的平均直径为175 nm的多孔炭纳米纤维脱除NO率可高达29.7％.
关键词:
多孔炭纳米纤维
,
NO脱除
,
织构可控
,
催化氧化
