Cu-ZSM-5催化剂分解NO活性及稀土元素的调变作用

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论文全面综述了各种NOx脱除方法的研究进展及在工业上的应用现状,着重分析了NO催化分解反应体系的研究状况:针对Cu-ZSM-5催化剂较高的分解NO活性和对氧、水蒸气的不稳定性,开展了Cu-ZSM-5催化剂分解NO活性及稀土元素调变作用研究。 论文利用多次离子交换法和调节溶液酸度法制备了Cu-ZSM-5、Ce-ZSM-5、Cu-Ce-ZSM-5催化剂,在流动反应体系中考察了它们对NO分解反应的活性,研究了制备条件对各催化剂活性的影响,并结合XRD和原子发射光谱(ICP)对各催化剂化学组成与体相结构的表征结果,讨论了各催化剂活性的变化规律,获得了如下研究结果: 未交换的H-ZSM-5分子筛表面的酸位具有一定的NO分解活性。Cu-ZSM-5分子筛的活性温度范围在450-650℃,最佳活性温度点在550℃。Cu-ZSM-5分子筛初活性很高,但随着反应时间的增加活性下降很快。Cu-ZSM-5分子筛的活性随着空速的增加而降低。Cu-ZSM-5催化剂的活性随Cu负载量的增加而增加。过度交换的Cu-ZSM-5分子筛具有最好的NO分解活性。焙烧处理可提高Cu-ZSM-5分子筛高温下的活性。利用较低浓度的Cu(Ac)2交换液可制得具有较高NO分解活性的Cu-ZSM-5分子筛。用调节酸度法制备的Cu-ZSM-5催化剂Cu负载量更高,因而NO分解活性更好。在H-ZSM-5分子筛中通过离子交换法引入、Cu2-后,并没有明显的CuOx晶相形成。Ce本身对NO分解无活性,但将其作为助剂加入到Cu-ZSM-5分子筛中,对Cu-ZSM-5分子筛的活性温度区间有调变作用,并可增加Cu-ZSM-5分子筛活性的稳定性。Cu-Ce-ZSM-5分子筛的活性随空速的增加而减小。Ce只对过度交换的Cu-ZSM-5分子筛的活性和稳定性有改善作用。当Cu-ZSM-5分子筛中Cu含量较低时,Ce的加入不能提高Cu-ZSM-5催化剂的活性。 根据本论文的研究结果,我们认为进一步系统研究稀土元素对Cu-ZSM-5分子筛NO分解活性的调变作用,结合动力学测试和现代表征手段,找出稀土元素对Cu-ZSM-5分子筛活性中心的作用规律,对制得性能更加优良的催化剂,实现NO分解反应的工业化十分重要。
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