Pd基和Pt基催化劑上H2選擇催化還原NOx.pdf

1、汽車尾氣中所排放的氮氧化物(NOx)是主要的大氣污染物之一，以氫氣為還原劑，選擇催化還原氮氧化物(H2-SCR)，由于其選擇性高，低溫催化活性突出，得到了研究者們的廣泛關(guān)注。本論文以H2為還原劑，以不同的分子篩和氧化物為載體制備了Pt基、Pd基和雙金屬催化劑，并在不同的催化氣氛和溫度下，探究活性金屬，活性金屬含量，以及載體種類等對(duì)催化劑催化性能的影響。具體工作如下:
　　1、首先對(duì)H2同時(shí)還原NO和NO2進(jìn)行了詳細(xì)的探究。

2、　　(1)在富氧條件下，通過對(duì)HZSM-5和nano-HZSM-5分子篩為載體催化劑的研究發(fā)現(xiàn)，Pt基催化劑上的NOx的轉(zhuǎn)化率優(yōu)于Pd基催化劑。在雙金屬催化劑的探究中發(fā)現(xiàn)Pt與Pd共存于催化劑表面時(shí)有可能降低反應(yīng)活性，但1％Pd-10％Na/HZSM-5催化劑上NOx的轉(zhuǎn)化率可達(dá)100％，是富氧條件下氫氣選擇催化還原NOx的優(yōu)良催化劑。在對(duì)以其他分子篩為載體的催化劑活性評(píng)價(jià)中發(fā)現(xiàn)，在60～160℃的溫度范圍內(nèi)1％Pd/HSY催化劑的催化

3、性能最佳，而在160～220℃的溫度范圍內(nèi)則是1％Pd/NU-87的催化性能更為優(yōu)越。與1％Pd/HZSM-5催化劑相比，1％Pd/SAPO-11催化劑更有利于低溫條件下NOx的還原，1％Pd/silicate-1催化劑在80～140℃的溫度范圍內(nèi)催化性能更為優(yōu)越。
　　此外，在以氧化物為載體的催化劑研究中發(fā)現(xiàn):以γ-Al2O3為載體時(shí)，載體粒徑越小催化劑的反應(yīng)活性越高。以ZrO2為載體時(shí)，硫酸化有利于低溫(＜140℃)反應(yīng)活性的

4、提高，但不利于高溫NOx的轉(zhuǎn)化。以TiO2為載體時(shí)，10％硫酸化有利于提高催化劑在整個(gè)測定溫度范圍內(nèi)的活性，而5％硫酸化則可以提高低溫(＜140℃)反應(yīng)活性，但不利于高溫NOx的轉(zhuǎn)化。
　　(2)在無氧條件下，氫氣還原NOx的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明1％Pd和2％Pd負(fù)載的HZSM-5和nano-HZSM-5催化劑上的NOx的轉(zhuǎn)化率均可達(dá)90％以上。這說明HZSM-5和nano-HZSM-5均為H2-SCR反應(yīng)催化劑的優(yōu)良載體。對(duì)比兩種載體上

5、的活性結(jié)果可知微米分子篩的NOx轉(zhuǎn)化率更高，更有利于催化反應(yīng)。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步考察了硅鋁比對(duì)微米HZSM-5分子篩催化劑活性的影響:低溫時(shí)，高硅鋁比的HZSM-5分子篩有利于NOx的催化反應(yīng);高溫時(shí)，低硅鋁比的HZSM-5分子篩有利于NOx的催化反應(yīng)。
　　對(duì)氧化物催化劑的研究結(jié)果表明:以Al2O3為載體時(shí)，增加負(fù)載金屬Pd的含量，在本反應(yīng)體系中并沒有提高催化劑的催化性能。以ZrO2為載體時(shí)，催化劑Pd的含量的增加有利于催化反應(yīng)。

6、
　　2、研究了H2對(duì)于單一NO2的還原。
　　以Al2O3為載體時(shí)，1％Pd/Al2O3的活性低于1％Pt/Al2O3催化劑，說明Pt是Al2O3載體上的優(yōu)良活性金屬。以ZSM-35分子篩為載體時(shí)，Pt負(fù)載金屬更有利于NO2的低溫(60～120℃)解離，Pd負(fù)載金屬則有利于NO2的高溫（120～220℃）解離。通過比較不同載體上的催化活性可知:在60～140℃的低溫條件下1％Pd/SAPO-11催化劑的還原性較穩(wěn)定。1％P

7、d/Al2O3催化劑在整個(gè)溫度區(qū)間都比較穩(wěn)定，在60～160℃溫度范圍內(nèi)，其催化活性最高。在160～220℃的溫度范圍內(nèi)則是1％Pd/MgO催化劑的催化活性最高。
　　3、研究了H2對(duì)于單一NO的還原
　　分別考察了以分子篩和氧化物為載體制備的催化劑上氫氣還原NO的反應(yīng)活性。結(jié)果表明:1％Pd/NU-87和1％Pd/Y2O3催化劑在選擇催化還原NO的過程中，表現(xiàn)出了優(yōu)良的催化性能。以Al2O3、ZrO2和nano-HZSM-