双金属催化剂Fe-Co/Al-PILC的CH_(4)-SCR脱硝性能

为了提高甲烷的选择性催化还原NO(CH_(4)-SCR)的效率及其抗烟气中的SO_(2)和H_(2)O的能力,以铝离子柱撑黏土为载体,制备铁-钴双金属催化剂(Fe-Co/Al-PILC)。采用X射线衍射(XRD)、N_(2)吸附-脱附、H_(2)程序升温还原(H_(2)-TPR)、吡啶吸附红外光谱(Py-FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)等方法表征催化剂的物化性质,在固定床微型反应器上对其CH_(4)-SCR特性进行系统评估。结果表明,Fe-Co/Al-PILC具有较好的脱硝反应活性,其中0.27Fe-Co/Al-PILC(0.27为Fe与Co的质量分数比)在600℃时达到63.5%的脱硝效率和100%的N_(2)选择性,其抗水抗硫性能也大大提高。催化剂物化性质的表征结果表明,适量的Fe-Co负载量有利于催化剂中形成Co^(2+)和游离态Fe^(3+),它们是影响催化剂活性的主要因素。H_(2)-TPR结果表明,Fe离子使催化剂的还原温度降低,还原性能增强。吡啶吸附-红外光谱结果表明,催化剂表面同时存在Lewis酸和Brønsted酸,Lewis酸是催化反应的活性酸性位,Fe离子增加了Lewis酸含量。

钴铁复合修饰FER催化CH4还原NO性能研究

Co系镁碱沸石分子筛在CH_(4)-SCR中表现出较好的潜力,为提高Co-FER的催化活性以及抗水抗硫性能,引入Fe对Co-FER进行改性。采用离子交换法,制备出一系列xFe/Co-FER催化剂,在固定床反应器中进行了CH_(4)选择性催化还原NO实验,并利用N_(2)吸附-脱附、UV-vis、H_(2)-TPR和Py-FTIR等手段进行表征。结果表明,经过适量Fe修饰的Co-FER催化剂能够提高NO转化率、N_(2)选择性以及抗水抗硫性能。0.46Fe/Co-FER在富氧条件下,500℃时NO转化率达到64.9%。加入0.02%SO_(2)后,NO转化率能保持在58.5%左右,加入5.00%H_(2)O后,仍能保持在54.0%以上的NO转化率。UV-vis结果表明,0.46Fe/Co-FER中含有更多游离态的Fe^(3+),因此具有更好的催化活性。H_(2)-TPR结果表明,适量的Fe修饰Co-FER,可以使还原峰向低温移动,提高催化性能。Py-FTIR结果表明,催化剂表面均含有大量的Bronsted酸和Lewis酸,Fe的引入会显著增加催化剂的Bronsted酸含量。

甲烷/丙烷在氧化铁表面还原NO的红外原位研究

利用漫反射红外傅里叶变换光谱仪（DRIFTS）对甲烷／丙烷在氧化铁表面还原NO的反应进行了原位研究，分析了不同气体在氧化铁表面的吸附特点以及在有O2条件下甲烷／丙烷还原NO的中间产物生成特性。结果表明，氧化铁对NO有着较好的吸附能力，NO能够以不同桥式硝酸盐与硝基的形式吸附于氧化铁表面。这些吸附物种热稳定性各不相同，并且可能会被氧化铁中的晶格氧氧化产生新的吸附物种，对进一步与还原剂发生选择性催化反应有着重要的作用。甲烷与丙烷在氧化铁表面还原NO的微观反应机理通过一系列路径完成。还原剂吸附于氧化铁表面，与由NO吸附形成的含氮吸附物种相互反应，形成一系列碳氢中间产物，通过进一步反应还原NO；在氧气存在的情况下，O2会参与碳氢还原剂与含氮吸附物种的竞争反应，并形成R-COO^-、CH3COO^-等更多活性中间物种，这些活性中间物种通过与NO不断的反应最终还原NO为N2。