介孔Fe,Al-SBA-15的制備、表征及NH3-SCR催化性能的研究.pdf

1、氮氧化物(NOx)是重要大氣污染物，可形成酸雨、光化學(xué)煙霧等污染，帶來一系列的環(huán)境問題，嚴(yán)重威脅了人類的健康。目前為止，以氨為還原劑來選擇性催化還原煙氣中的氮氧化物是國內(nèi)外最普遍采用的脫硝方法。Fe，Al-SBA-15是一類環(huán)境友好、活性高、有良好應(yīng)用前景的分子篩類脫硝催化劑。
　　本文分別采用常規(guī)法和微波輔助合成法制備出一系列不同鐵、鋁含量的Fe，Al-SBA-15分子篩催化劑，考察了不同制備方法下SBA中鐵及鋁物種的種類、分布

2、及在SCR反應(yīng)中的作用。在微波法制備的分子篩中，鐵和鋁展示出了良好的協(xié)同作用，分子篩脫硝效率在350℃便達(dá)到95％以上。通過XRD，H2-TPR，NH3-TPD，SEM，EPR，In situ DRIFTS，UV-Vis DRS，27Al MAS NMR等分析測試手段對催化劑的形貌、結(jié)構(gòu)和催化性能之間的關(guān)系進(jìn)行研究。研究結(jié)果表明，與常規(guī)法制備的催化劑相比，微波法更有利于分子篩孔道內(nèi)的低聚鐵以及骨架四配位鋁的形成。NH3主要化學(xué)吸附在四配

3、位的骨架鋁上并以NH4+的形式存在，盡管吸附的NH3會與O2直接發(fā)生反應(yīng)，但其反應(yīng)速率要明顯低于NH3與NO和O2同時(shí)存在時(shí)的反應(yīng)速率。同時(shí)，原位EPR表明低聚鐵對于NO的氧化發(fā)揮了重要作用，F(xiàn)e3+離子不會在NH3的氛圍中發(fā)生反應(yīng)，但是會在NH3和NO共存的環(huán)境中被還原成不具有鐵磁性的Fe2+，隨著O2的通入，F(xiàn)e2+又會被重新氧化成Fe3+。此外，g'～3.3處的信號表明，在SCR反應(yīng)過程中生成了氨氮中間體，并在反應(yīng)過程中發(fā)揮了至關(guān)

4、重要的作用。
　　最后，本文還對微介孔復(fù)合分子篩的制備進(jìn)行了初步的研究，希望將其無定形孔壁轉(zhuǎn)化成具有MFI結(jié)構(gòu)的ZSM-5。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)Al-SBA-15在170℃含有TPAOH和水的環(huán)境中晶化24 h后，可以在保持部分介孔孔道的基礎(chǔ)上，生成具有MFI結(jié)構(gòu)的ZSM-5晶粒。然而，生成的ZSM-5并未與SBA-15很好的結(jié)合，因此SBA-15在重結(jié)晶的過程中只起到了硅源的作用，隨著SBA-15孔壁的不斷溶解，ZSM-5在結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑的