mn基催化剂在柴油车尾气nox选择性催化还原中的应用与改性研究

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2、或借阅；④学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容(保密学位论文在解密后遵守此规定)。签名：导师签名：娄晚蒙盘彬日期：垫!竺墨望日期：—塑丝上丑一一万方数据太原理工大学硕士研究生学位论文Mn基催化剂在柴油车尾气NOx选择性催化还原中的应用与改性研究摘要以NH3为还原剂的选择性催化还原技术(NH3．SCR)是脱除柴油车尾气中NO最有效的方法之一。本文以具有良好低温催化活性的Mn为活性组分，以HZSM．5为载体，制备了高活性的舭SM一5催化剂，并掺杂Ce和Fe对其改性，优化制备

3、条件，探讨制备条件等因素与催化剂结构和性能之间的关系，旨在寻求一种低温活性良好并有较宽活性温度窗口的柴油车尾气NO净化催化剂。首先，本文采用沉淀法制备了一系列Mn／ZSM．5催化剂，并考察了焙烧温度对Mn／ZSM．5催化剂SCR脱硝性能和结构、氧化态、表面元素浓度等的影响。结果表明，300℃焙烧的催化剂在150～420℃的反应温度范围内显示出最佳催化活性，随着焙烧温度的升高，催化剂的催化活性逐渐降低。低温焙烧时，催化剂的比表面积较大，Mn主要以Mn304和无定型Mn02的形式存在于催化剂表面，表面Mn元素浓度和晶格氧浓

4、度较高。随着焙烧温度的提高，Mn304结晶度逐渐增大，无定型Mn02的相对含量、催化剂表面Mn元素浓度和晶格氧浓度逐渐减少，催化剂的氧化还原能力减弱。当焙烧温度达到600℃后，催化剂的比表面积显著降低，Mn203物种开始生成，且相对含量随焙烧温度的继续升高而增大。在Mn／ZSM-5催化剂上，主要万方数据太原理工大学硕士研究生学位论文是Mn304和无定型Mn02参与SCR反应，而M堕03的生成反而不利于SCR反应。与新鲜催化剂相比，反应后的催化剂的结构没有发生明显变化和新物相出现，但催化剂表面Mn元素浓度略有下降。然后，

5、以稀土元素Ce做助剂，采用共沉淀法制备了Mn—Ce／ZSM．5催化剂，并考察了焙烧温度和焙烧气氛对Mn．Ce／ZSM．5催化剂结构和SCR性能的影响。焙烧温度：300℃焙烧的催化剂具有最佳的低温SCR活性和较宽的活性温度窗口；随着焙烧温度的升高，催化剂反应活性降低；500℃焙烧时，催化剂表面会形成少量的Mn304物种；在所有催化剂上均未检测到Ce的特征峰，这可能是由于Ce含量较低或者Ce在催化剂表面的分散性较好。焙烧气氛：在空气中焙烧可以明显提高催化剂的催化性能，拓宽催化剂的反应活性温度窗口，提高催化剂的低温NH3．S

6、CR活性。XRD和XPS结果表明：当催化剂在空气中焙烧时，催化剂中的Mn主要以Mn02和少量Mn304的形式存在，催化剂表面Mn和O浓度较高，表面晶格氧含量较低而吸附氧含量最高；当在氮气中焙烧时，Mn02和Mn304均存在于催化剂中；当在氢气中焙烧时，Mn以MnO和少量Mn304的形式存在，催化剂表面Mn和O浓度降低，Ce浓度增加；在不同焙烧气氛下制备的催化剂上Ce均以Ce02的形式存在。最后，制备了以过渡金属Fe为第二活性组分的Mn．Fe／ZSM．5催化剂，并考察了制备方法、前驱物和焙烧温度等条件对Mn—Fe／ZSM

7、．5催化剂结构和催化性能的影响。制备方法：采用共沉淀法制备的催化剂具有优异的低温SCR催化活性，且活性窗口范围也较宽；而采用离子交换法制备的催化剂上有Fe203物种的生成，低温催化能力明显下降；采用浸渍法制备的催化TT万方数据太原理工大学硕士研究生学位论文剂，其低温催化活性和活性窗口温度范围介于两者之间。前驱物：与氯化铁相比，以硝酸铁为前驱盐制备的Mn．Fe／ZSM-5催化剂SCR催化活性较好；不同前驱物制备的催化剂的XRD图谱上均没有观察到属于Mn或者Fe的衍射峰；以硝酸铁为前驱盐制备的Mn．Fe亿SM一5催化剂颗粒

8、较均匀，表面氧物种主要以表面吸附氧物种为主，而以氯化铁为前驱物制备的催化剂晶粒发生了明显的团聚，表面的Mn和Fe元素的浓度较高，而氧元素浓度有所降低，催化剂表面同时存在数量相当的晶格氧和表面吸附氧；不同前驱物制备的催化剂表面Mn主要以+4价的形式存在，Fe以+3价的形式存在。焙烧温度：与500℃焙烧的催化剂相比，300℃焙烧的Mn