于艳科
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陈进生
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王金秀
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陈衍婷
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(15)60993-7|
氮氧化物(NOx)是主要的大气污染物之一.氨气选择性催化还原法(NH3-SCR)是目前去除固定源排放的氮氧化物的最有效方法,被广泛用于燃煤或者生物质的火电厂中.催化剂是NH3-SCR法的核心,其中V2O5-WO3/TiO2催化剂是主要的商业SCR催化剂；但是V2O5有毒,对环境的影响很大；另外,该催化剂具有较高的SO2氧化性能.因而研究者一直在探索新型的SCR催化剂. SO2是燃煤电厂烟气中的典型气体之一,所以抗硫性能是催化剂的一个重要指标.在SCR反应条件下, SO2和O2容易与氧化物催化剂发生反应生成稳定性较高的硫酸盐,覆盖在催化剂表面从而引起催化剂失活.但已有研究发现,硫化会提高K中毒后的V2O5-WO3/TiO2催化剂的活性.并且,短时间的硫化可以明显提高CuO/Al2O3的NH3-SCR活性.硫酸盐催化剂或许具有较低毒性和较高抗硫性能,应该是一种有前景的SCR催化剂.本文以商业纳米TiO2为载体,采用湿式浸渍法制备了一系列的CuSO4/TiO2催化剂.在自制的活性评价装置上测试了样品的NH3-SCR活性并且在340°C下连续24 h测试了SO2、水蒸气及两者共同作用对催化剂活性的影响.使用N2等温吸附-脱附、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、H2程序升温还原(H2-TPR)和NH3程序升温脱附(NH3-TPD)对催化剂进行了表征.另外,采用原位红外漫反射光谱研究了CuSO4/TiO2催化剂上的NH3-SCR反应过程. N2等温吸附-脱附结果表明,负载的CuSO4没有明显改变载体的孔结构.而XRD结果仅显示锐钛矿TiO2的衍射峰,说明CuSO4在载体上有较好的分散度或者CuSO4的含量低于检测限. XPS结果显示,催化剂中的铜主要以Cu2+形式存在,硫主要以SO42-形式存在,而氧主要以晶格氧和吸附氧两种形式存在,并且CuSO4的存在会增加催化剂中吸附氧的含量. H2-TPR结果表明,随着CuSO4含量的增加,催化剂的氧化还原能力逐渐增强. NH3-TPD结果表明,催化剂表面的酸性位数目随着样品中CuSO4含量的增加而增加.纯TiO2的NH3-SCR活性很差,当温度从300°C增加到450°C时,最高NOx转化率仅为32.7%.但当CuSO4负载到TiO2上以后,催化剂活性明显提高.在反应温度高于340°C时, CuSO4/TiO2催化剂的NOx转化率在94%以上,与商业V2O5-WO3/TiO2催化剂相当,并且其N2O生成量低于商业催化剂.不过,当温度低于340°C时, CuSO4/TiO2催化剂的NOx转化率明显低于商业催化剂,说明CuSO4/TiO2催化剂的活性仍有待改善.连续24 h测试了SO2、水蒸汽及两者的共同作用对CuSO4/TiO2催化剂活性的影响.结果显示,单独的水蒸气会导致活性轻微下降,但SO2以及两者共同存在时对催化剂的活性基本没有影响. CuSO4/TiO2催化剂的NH3吸附红外光谱表明,催化剂上存在Lewis和Br?nsted两种酸性位,但Br?nsted酸性位上的NH4+稳定性较差,280°C时即基本消失.在高温时, NH3主要吸附在Lewis酸性位上且CuSO4/TiO2催化剂对NOx的吸附能力较差,红外光谱未检测到NOx的吸附峰.380°C下,当NO和O2通入预吸附NH3的催化剂样品时,属于Lewis酸性位上NH3的红外峰明显下降,说明Lewis酸性位上吸附的NH3参与了反应. CuSO4/TiO2显示出高的抗硫抗水性能和比较好的NH3-SCR活性,应该是一种有应用前景的SCR催化剂. CuSO4可以增加催化剂的酸性位数目和吸附氧量.根据原位红外漫反射结果, CuSO4/TiO2上的SCR反应遵循Eley-Rideal机理.气相的NO与吸附在Lewis酸性位上的NH3反应生成N2和H2O或许是主要的反应途径,并且吸附氧可能会促进这个过程.
关键词:
选择性催化还原
,
硫酸铜
,
活性
,
Eley-Rideal机理
,
路易斯酸性位
任兰正
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王金秀
,
孙开莲
材料科学与工程学报
羟基功能化离子液体氯化1-（3-羟丙基）-3-甲基咪唑中,微波加热还原HAuCl4.4H2O制备了多边形单晶金纳米片,制备过程不需要额外添加包覆剂。产物用扫描电镜、透射电镜、选区电子衍射、能谱、X射线衍射和紫外可见分光光度计等进行了表征。产物的形状和大小可以通过控制反应条件如反应温度、反应物浓度等进行控制。50毫克HAuCl4.4H2O溶解于1毫升羟基功能化离子液体中,在140℃进行还原反应时,得到平面尺寸达16微米,厚度约为35纳米的单晶金纳米片。在单晶金纳米片的制备反应中,离子液体氯化1-（3-羟丙基-）3-甲基咪唑同时起到了反应介质、还原剂和包覆剂的作用。
关键词:
金纳米片
,
离子液体
,
微波加热
