Fe-MOFs及Mn-MOFs的制備及其催化NH3-SCR反應(yīng)的研究.pdf

1、隨著我國工業(yè)化進(jìn)程的不斷發(fā)展，相繼出現(xiàn)了酸雨、光化學(xué)煙霧等污染問題。其中，氮氧化物(NOx)作為這些問題的根源之一，已引起我國的高度重視。治理NOx廣泛采用的方法為以NH3為還原劑的選擇性催化還原法(Selective Catalytic Reduction by NH3，NH3-SCR)。目前，工業(yè)上廣泛采用的脫硝催化劑為V2O5-WO3/TiO2，但運行中存在反應(yīng)溫度高，窗口窄及易產(chǎn)生N2O等諸多不足。因此，尋求高催化活性、多活性位

2、點及無毒的催化劑已成為脫硝領(lǐng)域的研究熱點。金屬有機骨架(Metal-Organic Frameworks，MOFs)材料作為一類新興材料，由于其具有高孔隙率、多活性位點及大比表面積等特點而被應(yīng)用到催化領(lǐng)域。但將MOFs材料應(yīng)用到脫硝領(lǐng)域的研究還未見報道。因此，本論文選用MOFs材料中的Fe-MOFs和Mn-MIL-100作為催化劑對其脫硝活性進(jìn)行研究。通過催化劑的各種表征手段對合成出材料的結(jié)構(gòu)及性能進(jìn)行分析。同時，研究不同條件下合成MO

3、Fs材料對于脫硝活性的影響。圍繞以上內(nèi)容，得到了以下研究成果:
　　(1)采用溶劑熱法合成出MIL-100(Fe)和MIL-53(Fe)兩種材料，并將兩者用于催化NH3-SCR反應(yīng)，得到MIL-100(Fe)具有較高的脫硝效率。
　　(2)考察MIL-100(Fe)不同合成條件對NH3-SCR反應(yīng)催化活性的影響。首先，選用不同的溶劑（H2O和DMF）合成出材料并將其用于催化NH3-SCR反應(yīng)，得到以水為溶劑合成出的材料具有較

4、高的催化活性。然后，選用不同的有機配體（H3BTC和NH2-H2BDC）合成出材料并將其用于催化NH3-SCR反應(yīng)，得出MIL-100(Fe)_NH2具有較高催化活性。這主要是由于配體上官能團的修飾能夠為反應(yīng)提供活性位點。最后，考察MIL-100(Fe)不同活化溫度對反應(yīng)催化效率的影響，得到經(jīng)過200℃，12h真空干燥后的材料在300℃可以達(dá)到95％的NOx轉(zhuǎn)化率。因為高溫真空活化不僅會除去MOFs材料孔洞中殘留的溶劑分子及有機配體，而

5、且當(dāng)溫度大于150℃會在材料框架結(jié)構(gòu)不變的條件下，使框架中的金屬中心FeⅢ會部分的轉(zhuǎn)化為FeⅡ，框架中FeⅢ/FeⅡ的混合價態(tài)將有利于NH3-SCR反應(yīng)的進(jìn)行。
　　(3)采用溶劑熱法合成Mn-MIL-100材料，并對其進(jìn)行脫硝活性測試，得到其在較低溫段具有催化活性。這主要是因為骨架中存在金屬不飽和活性位點。
　　(4)采用水熱法合成出了同時具有雙金屬的MIL-100(Fe-Mn)材料。將該材料用于催化NH3-SCR反應(yīng)，其