李倩
,
谷华春
,
李萍
,
周钰浩
,
刘莹
,
齐中囡
,
辛颖
,
张昭良
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(14)60154-6
采用原位红外光谱研究了在具有短程有序Ce-O-Ti结构的非晶Ce-Ti氧化物上NH3选择性催化还原(SCR) NOx反应.在反应条件下,催化剂表面主要被NH3吸附物种覆盖,而检测不到NOx吸附物种.经测定, NO的反应级数为0.5-0.6,表明Langmuir-Hinshelwood机理和Eley-Rideal机理同时存在.可能的机理是NH3吸附物种和弱吸附的NOx反应,生成NHyNO3(y =0-4)活性中间物种,并通过GAUSSIAN计算和原位红外结果证实了它们的存在. Ce-O-Ti结构中Ce与Ti之间表现出原子尺度的相互作用,所以在SCR反应的活性温度窗口下,催化剂的氧化还原活性提高.
关键词:
选择性催化还原
,
一氧化氮
,
氨气
,
非晶Ce-Ti氧化物
,
原位红外
,
机理
李丽
,
王丽珊
,
盘思伟
,
韦正乐
,
黄碧纯
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(11)60520-2
采用等体积浸渍法制备多壁碳纳米管(MWCNTs)负载Ce-Mn的催化剂,考察了Ce掺杂对Mn/MWCNTs催化剂上NH3选择性催化还原(SCR)NOx反应活性的影响.并运用透射电镜扫描、N2吸附-脱附、程序升温还原、X射线光电子能谱、X射线衍射等手段,重点考察了Ce掺杂对Mn/MWCNTs催化剂结构性质的影响.结果表明,Ce掺杂能显著提高催化剂的SCR活性,其活性增量随着Ce含量的增加先增大后减小;当Ce/Mn为0.6时,催化剂活性最佳.表征结果显示,Mn/MWCNTs中添加Ce后,金属氧化物在MWCNTs上的分散程度提高;催化剂的比表面积和孔体积增大,平均孔径减小;氧化能力提高；表面氧含量增加,Mn化合价升高;结晶度降低,Mn主要以无定形或微晶形式存在,Ce主要以CeO2物相存在.
关键词:
选择性催化还原
,
氮氧化物
,
铈
,
锰
,
多壁碳纳米管
Wingkei Ho
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(15)61003-8
由于人们80%的时间呆在室内,室内空气的质量直接影响人类健康,因此近年来室内空气质量越来越受到人们的关注.室内污染物包括CO氮氧化物(NOx)和挥发性有机化合物(VOCs),它们给人体健康带来众多负面影响.更为重要的是,考虑到节能,现代建筑的空气密闭性大都较高,但这种减少吸入新鲜空气的设计直接导致室内各种污染物的累积.有些家用电器,如燃气灶和热水器,在使用的时候会涉及到煤、油和天然气的燃烧,特别是通风较差的情况下会成为室内主要的污染源.常规的治理技术,包括吸附和过滤,其成本相对较高,也不适用于低浓度污染物的治理.尤其是更换不及时的过滤器在排风系统中可能会成为VOCs的一个来源.因此,很有必要开发一种新型的技术以降低室内污染物的浓度和保持一个清洁的室内空气环境,从而保障人们的身体健康.光催化是去除室内空气污染物的有效方法.例如, TiO2、钛酸铋和钛酸锶等具有强氧化能力和稳定的光催化活性,因而是高效的光催化剂.一般而言,通常报道的TiO2光催化剂是高度分散的、或悬浮于液体介质中的细小颗粒或粉末.然而,粉末状的TiO2光催化剂不适宜于室内空气净化,因为它变得可吸入而对人体健康造成不利的影响.因此,人们尝试将TiO2颗粒作为薄膜固定在不同的刚性载体上,如玻璃、不锈钢和铝合金板.对基体进行涂覆可显著影响光催化时反应物的表面吸附行为.一般而言,光催化薄膜通常涂覆在平面上,如蜂窝空气过滤器.三维(3D)多孔的陶瓷泡沫对气体通过具有非常好的流体性质,因此本文以它作为涂覆的基体.这种陶瓷泡沫具有3D多孔结构,多种孔密度、比表面积和化学性质.3D多孔陶瓷泡沫空气过滤器的床层空隙率较高,因此使用时压降较低,且不像蜂窝空气过滤器,它具有复杂多变的孔结构,可增强流体的扰动和混合.另外,3D多孔陶瓷泡沫空气过滤器的开发多孔和网状的结构使得在催化体系具有非常好的气体动力学性质,催化剂表面和气体反应物有充分的接触.多孔材料在液相或气相催化反应中具有独特的优势,因此,陶瓷泡沫、多孔的氧化铝、多孔硅胶.分子筛和活性炭经常被用作催化剂载体.在固体基体上TiO2膜的形成可能使得TiO2光催化剂的有效比表面积降低,从而导致其光催化活性下降.然而,由于具有中孔结构的TiO2薄膜的比表面积大,其用于催化反应的活性位也更多,因此使用时仍然具有较高的活性.前期研究表明,涂覆在平面玻璃、不锈钢和氧化铝基体上的中孔TiO2薄膜用于环境净化时表现出增强的光催化效率.另外,室内环境中NO和NO2的浓度一般分别为几百个ppb之内和100 ppb以下.可见, NO是主要的室内空气污染物,对人体健康危害较大.基于此,本文首次采用反胶束法将中孔锐钛矿TiO2薄膜均匀一地涂覆在3D多孔高比表面积的泡沫过滤器上,采用X射线衍射、扫描电镜、X射线光电子能谱、N2吸附-脱附、紫外-可见光光谱和原子力显微镜对所制样品进行了表征,并将样品用于紫外光下催化降解NO,以揭示所制的中孔TiO2涂层具有高的比表面积和高的光催化活性,从而克服使用TiO2粉末所带来的不足.结果表明,由于中孔TiO2薄膜涂层具有较大的有效比表面积,其表面存在很多吸附活性位,用于吸附在反应过程中形成的水蒸汽、气相反应物和产物,因而具有更高的光催化活性,因此在陶瓷泡沫空气净化系统中可以高效地光催化NO降解：在所考察的不同孔密度的陶瓷泡沫过滤器涂覆的TiO2上400 ppb的NO单程转化率均在92.5%以上,高于涂覆在平面陶瓷砖上的TiO2.该陶瓷过滤器的3D多孔特性可增强流体的扰动和混合,使得气相反应物与光催化剂表面有着充分的接触；其大的孔密度也导致高的光催化速率.另外,本文所制样品在所有反应过程中均保持较高且稳定的NO降解速率,这表明其在NO降解反应中没有失活.
关键词:
二氧化钛
,
光催化
,
陶瓷
,
一氧化氮
,
涂覆
张华
,
付罗岭
,
钟红敏
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(12)60657-3
利用接枝方式将2,2,6,6-四甲基哌啶(TEMPO)固载到SPE柱填料硅胶上制备了功能化硅胶,其吸附NOx应用于催化醇的选择性氧化反应中.并利用元素分析、红外光谱、N2吸附-脱附和NOx程序升温脱附对催化剂进行了考察.结果表明,所制备催化剂中TEMPO固载量为0.292mmol/g,NOx吸附量为0.749 mmol/g;常温常压下1 mmol芳香醇在0.5 g该催化剂作用下进行选择性氧化反应2 h,原料转化率和产物选择性均高达99％.该催化剂提高了醇分子在孔道内部与TEMPO和NOx接触几率,促进了反应进行,根据反应现象,对该体系催化机理进行了推测.
关键词:
硅胶
,
四甲基哌啶酮
,
氮氧化物
,
多相催化
,
醇氧化
赵娇娇
,
余运波
,
韩雪
,
贺泓
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(12)60598-1
分别以La2O2CO3,CeO2,ZrO2和Al2O3为载体,采用浸渍法制备了Ni基重整催化剂,并以正十二烷模拟车载燃油进行催化重整反应以同时制备小分子碳氢化合物(HCs)和H2,考察了其在4wt％ Ag/Al2O3上选择性催化还原(HC-SCR)氮氧化物(NOx)的性能采用N2吸附-脱附、X射线粉末衍射、H2程序升温还原和热重等手段对Ni基催化剂进行了表征.结果表明,随着重整催化剂氧化还原性能增强,产物中H2浓度增加,可参与SCR反应的HCs含量减少,从而导致重整-SCR耦合体系上NOx净化活性温度窗口向低温移动,NOx最高转化率降低.Ni/ZrO2+Ag/Al2O3耦合体系中H2/HCs符合SCR反应所需的最优比例,在柴油车典型排气温度范围内表现出良好的NOx净化能力.同时,在Ni/ZrO2+Ag/Al2O3耦合体系上考察了其燃油重整-SCR的活性稳定性.结果显示,重整催化剂的耐久性有待进一步提高.
关键词:
燃油重整
,
镍基催化剂
,
氮氧化物
,
选择性催化还原
,
银
,
氧化铝
陈博昊
,
马运生
,
丁良兵
,
年令顺
,
邬宗芳
,
袁青
,
黄伟新
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(12)60585-3
利用X射线光电子能谱和程序升温脱附谱研究了NO在清洁和预吸附氧的Cu(111)表面上的吸附和反应.通过改变NO的暴露量和退火温度,在Cu(111)表面可以制备出不同种类的化学吸附氧物种,其O 1s的结合能分别位于531.0 eV (O531)和529.7 eV(O529).表面O531物种的存在对NO的不同吸附状态有着显著影响,同时使得大部分NO吸附分子(NO(a))在加热过程中发生分解并以N2O和N2形式脱附;而表面O529物种对NO(a)的解离脱附有着明显的抑制作用.相对于O531物种来说,O529物种对NO吸附表现出更强的位阻效应.上述结果表明,NO在Cu(111)表面的吸附和分解行为与预吸附氧物种的种类和覆盖度密切相关.
关键词:
一氧化氮
,
Cu(111)表面
,
氧物种
,
吸附
,
X射线光电子能谱
,
程序升温脱附谱
刘福东
,
单文坡
,
潘大伟
,
李腾英
,
贺泓
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(14)60048-6
基于实验室对柴油车用V2O5-WO3/TiO2催化剂配方以及涂覆成型技术的大量研究，设计了一条产量为6000只/月的NH3选择性催化还原NOx (NH3-SCR)催化剂中试生产线，并对生产的催化剂产品进行了发动机台架测试。结果表明，实验室制备的V2O5-WO3/TiO2粉体催化剂和生产线产品，在空速为50000 h-1和200-450°C条件下NOx转化率均可达80%以上；采用大尺寸堇青石载体涂覆后制备的V2O5-WO3/TiO2整体催化剂经实验室小样测试，在空速为10000-30000 h-1和250-450°C条件下NOx转化率也为80%以上。发动机台架测试结果表明，该催化剂产品可使重型柴油机NOx排放达到国IV标准中欧洲稳态循环(ESC)和欧洲瞬态循环(ETC)排放限值的要求。该生产线经适当调整后也可用于生产非钒基NH3-SCR整体催化剂，以满足未来钒基NH3-SCR催化剂更新换代的需求。
关键词:
柴油车尾气
,
氮氧化物
,
选择性催化还原
,
钒基催化剂
,
工业化生产
张萍
,
陈天虎
,
邹雪华
,
朱承驻
,
陈冬
,
刘海波
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(12)60719-0
以水热合成针铁矿为前驱体浸渍偏钒酸铵,分别于300,400和500℃空气中焙烧,制备了不同活性组分负载量的V2O5/赤铁矿(V/H)催化剂,用于氨选择性催化还原(SCR)脱硝.采用X射线衍射、透射电子显微镜、比表面积分析仪、程序升温还原及程序升温脱附等方法对催化剂结构进行了表征,并用标气配制模拟烟气进行了脱硝实验.结果表明,300℃煅烧3％V/H催化剂当烟气温度为250-300℃时NO转化率均可达95％以上;当配气中单独加入水蒸气或低浓度SO2 (0.01％)时,V/H催化脱硝的活性不受影响;当系统加入高浓度的SO2 (0.03％与0.05％)或同时添加H2O与SO2时,SCR脱硝效率下降,其机制可能是SO2在催化剂表面竞争吸附所致,停止添加后,催化活性迅速恢复.
关键词:
铁氧化物
,
氧化钒
,
氮氧化物
,
选择性催化还原
宋丽云
,
展宗城
,
刘晓军
,
何洪
,
邱文革
,
訾学红
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(14)60035-8|
采用离子交换法制备了Cu-ETS-10钛硅分子筛催化剂，该催化剂对于NH3选择性催化还原(SCR) NOx反应具有较高的催化活性、N2选择性和抗SO2性能。结果表明， Cu-ETS-10钛硅分子筛具有丰富的微孔结构和较高的比表面积(288-380 m2/g)；原子发射光谱、程序升温还原技术和原位红外漫反射等表征结果表明， Cu在Cu-ETS-10钛硅分子筛中具有多种存在形态，其中Cu2+物种为Cu-ETS-10的活性中心，其含量随Cu含量的增加而先增后降，与催化活性的变化趋势一致。
关键词:
钛硅分子筛
,
铜
,
氮氧化物
,
氨气
,
选择性催化还原
庞磊
,
范驰
,
邵丽娜
,
易俊霞
,
蔡星
,
王健
,
康明
,
李涛
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(14)60218-7
分别采用普通浸渍法(VWTi-con)和超声辅助浸渍法(VWTi-HUST)制备了V2O5/WO3-TiO2催化剂，并用X射线衍射、扫描电镜、拉曼光谱和X射线光电子能谱等技术对催化剂进行了表征，评价了水热老化前后两种催化剂的NH3-SCR脱除模拟柴油车尾气中NOx的反应活性，并与国外成熟商品催化剂进行了比较。结果表明，制备方法可影响V2O5/WO3-TiO2催化剂的水热稳定性， VWTi-con催化剂老化后几乎完全失活，而VWTi-HUST具有优异的水热稳定性，与国外成熟商品催化剂性能相当。与传统浸渍法相比，超声辅助浸渍法增强了活性物种和载体的相互作用，提高了活性组分的分散性等。采用该法制备的VWTi-HUST催化剂将具有较强的商业应用性；台架试验正在进行中，以期满足柴油车国IV排放标准的要求。
关键词:
选择性催化还原
,
氮氧化合物
,
钒基催化剂
,
水热稳定性
,
柴油机
