AgCl/H-ZSM-5催化分解NO反应及失活机理

采用水热分散法制备了AgCl/H ZSM 5催化剂,并对其催化分解NO的反应进行了研究。运用X 射线衍射(XRD)、固体魔角旋转核磁共振(MASNMR)和能量色散X 射线微区分析(EDAX)对AgCl/H ZSM 5催化剂进行表征,着重阐明AgCl/H ZSM 5催化剂在NO分解反应过程中活性相、载体的结构变化与催化分解NO反应活性的关系。

煤制气再燃中NH_2与NO反应的物化研究

对煤制气再燃低NOx燃烧过程进行分析,采用量子化学密度泛函理论(DFT)研究NH2自由基与NO的反应机理。全参数优化了各反应物、中间体、过渡态和产物的几何构型,并计算了它们的能量,通过振动频率分析证实中间体和过渡态的真实性。同时用内禀反应坐标(IRC)计算以进一步确定过渡态。为了得到更精确的能量信息,在QCISD(T)水平上计算了单点能。对NH2自由基与NO反应机理进行分析比较,并通过模拟NH2自由基与NO的反应,得出通道NH2+NO→IM1→TS1→IM3→N2+H2O的活化能最低(206.1kJ/mol),为最佳反应通道。揭示其微观机理,对进一步认识再燃脱氮的本质和主要过程提供了重要的理论依据和实践指导。

水滑石类复合氧化物在CO+NO反应中的应用

制备了 Co Cu Al、Co Cu Mg、Co Cr Al、Co Ni Al等 4种水滑石类复合氧化物 .XRD谱图表明 ,在焙烧前 ,它们具有水滑石结构 .同时考察了它们的 CO+NO反应性能 .研究了催化剂组分对 CO+NO反应性能的影响和空速对催化剂 Co Cu Al反应活性的影响 .实验结果表明 ,具有组成 (摩尔比 )为 Co Cu Al(7∶ 1∶ 1)、Co Cu Mg(3∶ 1∶2 )、Co Cr Al(7∶ 1∶ 1)、Co Ni Al(5∶ 1∶ 1)的催化剂 ,在较低温度下对 NO的消除效果最好 ,且它们的活性顺序为 :Co Cu Al>Co Cr Al>Co Ni Al>Co Cu Mg.其中 ,前 3种催化剂都具有较高的低温活性 ,Co Cu Al类化合物在10 0℃可将 NO完全转化 .反应空速在 180 0 0 h- 1以下 ,对催化剂 Co Cu Al的低温活性影响不大 .

Cu-Mn-O催化剂的结构对丙烷还原NO反应的性能影响

以尿素为沉淀剂,分别用水热法和均相沉淀法制备了一系列Cu-Mn-O氧化物催化剂,并对催化剂进行了BET,XRD,XPS和FT-IR等表征,考察了Cu-Mn-O催化剂在无氧条件下对丙烷还原去除NO的催化反应性能.结果表明,Cu-Mn-O体系的物相组成与制备方法和焙烧温度有关,并影响丙烷还原NO反应的催化性能.当焙烧温度在500～600℃时,水热法制备的样品中的主要物相是Cu1.5Mn1.5O4和CuMn2O4;而尿素均相沉淀法样品中的主要物相为类尖晶石Cu1.5Mn1.5O4;当焙烧温度在700～900℃时,水热法样品中的主相为尖晶石CuMn2O4,而均相沉淀法中仍是Cu1.5Mn1.5O4相.因此,对水热法而言,当焙烧温度由600℃增加到700℃时,发生了Cu1.5Mn1.5O4到CuMn2O4的相变,这一相变不仅影响晶粒度和比表面积,并提高了丙烷还原NO反应的催化活性.根据XRD,XPS的实验结果和尖晶石结构的特征,得到了详细的Cu1.5Mn1.5O4和CuMn2O4的结构式,并根据得到的结构式在一定深度上解释了二者催化性能的差别.XRD结果显示在无氧条件下进行丙烷还原NO反应后,反应温度为600℃时,催化剂中的主相尖晶石结构遭到破坏,分解为MnO,CuO和Cu的混合物.这些由尖晶石分解而成的混合物在无氧条件下仍对催化反应有优异的催化活性(NO转化率达到40%).在本工作中,用FT-IR表征了反应后的催化剂表面,发现了大量的NO2吸附物种和少量的NO3吸附物种.这是C3H8还原NO反应的中间产物,从而进一步为"协同反应机理"提供了依据.

M/SBA-15(M=Cu、Fe、Cr)介孔分子筛的制备、表征及其催化NO+CO反应研究

以介孔分子筛SBA-15为载体,采用浸渍法制备M/SBA-15(M=Cu、Fe、Cr)介孔分子筛催化剂。采用XRD、BET、FT-IR、H2-TPR和XPS等对样品进行分析表征,在固定床微型反应器中评价M/SBA-15(M=Cu、Fe、Cr)分子筛催化剂催化NO+CO的反应性能。结果表明,负载金属的SBA-15分子筛仍保持高度有序的二维六方介孔结构,比表面积和孔径略有减少,负载的活性金属组分在SBA-15分子筛表面具有较高的分散度。Cu/SBA-15、Cr/SBA-15和Fe/SBA-15催化剂对NO+CO反应体系均有一定活性,但由于活性金属自身的特性及其在载体表面负载量的差异,3种催化剂上呈现的NO还原活性不同,顺序为:Cr/SBA-15>Cu/SBA-15>Fe/SBA-15。

准经典轨线方法研究H(^(2)S)+NO(X^(2)Π)→N(^(4)S)+OH(X^(2)Π)反应动力学

本文基于精确的势能面,采用准经典轨线方法研究了H(^(2)S)+NO(X^(2)Π)→N(^(4)S)+OH(X^(2)Π)反应的动力学.对碰撞能量为2.00~2.80 eV,计算了反应的总反应积分截面,发现它随碰撞能量的增加而单调增加.特别地,在碰撞能为2.40~2.57 eV时,计算的反应截面与实验结果吻合.此外,计算得到的反应速率常数也与实验匹配.在碰撞能为2.57 eV时,通过对反应轨线的分析,发现该反应由非直接反应主导(是直接反应的1.4倍),揭示了反应在高碰撞能量下的反应动力学特性.

负载型铜基催化剂组分间相互作用及其催化性能

负载型铜基催化剂因其良好的催化性能和相对低廉的价格在诸多重要工业催化反应中得到广泛的应用.探讨负载型铜基催化剂中组分间的相互作用,有助于了解相关催化作用的本质,为现有催化剂的改进和新催化剂的设计提供科学依据.本文综述了近年来我们就CuO在不同载体上的分散、铜物种和载体的改性及其物理化学性质以及催化CO完全氧化、CO+NO和NH3+NO+O2反应性能等方面的研究进展.结果表明,CuO在多种氧化物载体表面的分散和所得负载型铜基催化剂的一些物理化学性质可参考"嵌入模型"得到解释,本文主要讨论了以CeO2,CexZr1xO2和MoO3-CeO2为载体的一些铜基催化剂的组成-结构-性质间的关系.

Cu-ZSM-5分子筛催化分解及选择性催化还原NO

Cu-ZSM-5分子筛因具有高的催化脱除NO活性和对环境友好等优点而引起广泛关注。本文从NO分解反应、以NH3为还原剂选择性催化还原NO(NH3-SCR-NO)和以碳氢化合物为还原剂选择性催化还原NO(CH-SCR-NO)三个方面综述了Cu-ZSM-5分子筛催化脱除NO反应机理和催化剂改进方面的研究进展,并对该领域存在的问题和发展前景做了总结和展望。Cu-ZSM-5分子筛催化分解NO被认为是最具有吸引力的脱硝方法,其通过Cu+的氧化还原过程和N2O的生成来实现;Cu-ZSM-5分子筛上NH3-SCR-NO反应具有较高的NO脱除效率,NO首先被氧化为NO2,NO2再与NH3结合为NH4NO3,NH4NO3再进一步与NO反应生成N2;CH-SCR-NO反应是利用贫燃发动机尾气中未完全燃烧的碳氢化合物为还原剂,一般认为碳氢化合物与氮氧化物生成硝基烷或亚硝基烷,再经异氰酸酯或氰化物生成终产物N2。Cu-ZSM-5分子筛存在水热稳定性差和易发生二氧化硫中毒等缺点,通过引入第二金属组分和制备整体式催化剂方法可显著改善Cu-ZSM-5分子筛的催化性能。系统了解NO脱除反应机理和活性位的作用机制可为催化剂的改进奠定理论基础,同时也有助于设计合成新型高效、环境友好的脱硝催化剂体系。

Au/CuMn催化剂对于C_3H_8还原NO催化性能的研究

以沉积-沉淀法制备了系列Au/CuMn催化剂,并对催化剂进行了XRD和XPS等表征,研究了Au负载量和催化剂焙烧温度对Au/CuMn催化剂性能的影响。实验结果显示,60℃烘干、Au理论负载量为3%的催化剂性能最佳,在50℃的反应条件下,NO的转化率达到72.4%,但催化剂失活较快。XPS分析显示,催化剂表面的Au3+与吸附氧物种Oads.是反应的活性中心,反应过程中催化剂表面氧化态Au3+与Oads.物种部分被还原,可能是催化剂失活的重要原因。另外,反应后在催化剂表面生成的亚硝酸盐、硝酸盐和碳酸盐等物种,覆盖了活性中心,也是导致催化剂失活的原因之一。