本文選題：柴油車尾氣 + Cu-Mn共負載��； 參考：《浙江工商大學》2015年碩士論文

【摘要】：柴油車尾氣排放的氮氧化物(NOx)己成為我國大氣的主要污染源之一,是造成灰霾、酸雨和光化學煙霧污染的重要原因。目前對于柴油車排放NOx的控制仍基于選擇性催化還原(SCR)技術。但柴油車尾氣中含有高濃度的氧氣、水蒸氣及烴類物質(zhì),使得傳統(tǒng)用于處理汽油車尾氣的三效催化劑不能有效地應用于柴油車尾氣脫硝。分子篩由于其獨特的結(jié)構(gòu)、較好的吸附性能和較高的穩(wěn)定性日益受到人們的關注。以分子篩作為載體的NH3-SCR催化劑應用受到廣泛的研究。本文利用Cu、Mn共負載于ZSM-5和SAPO-34分子篩,研究其在柴油車尾氣脫硝中的SCR活性和穩(wěn)定性。本文首先對Cu-Mn共負載ZSM-5的制備參數(shù)進行了研究,發(fā)現(xiàn)以Cu(CH3COO)2和Mn(CH3COO)2為金屬前驅(qū)體、離子交換法為制備方法、Cu/Mn摩爾比為3：2時制備的Cu-Mn/ZSM-5在轉(zhuǎn)化NOx時表現(xiàn)出最佳的NH3-SCR活性。Cu-Mn共負載提高了Cu/ZSM-5在低溫下的活性,且能保持催化劑的高溫活性。但Cu-Mn/ZSM-5的水熱穩(wěn)定性較差,750℃水熱處理24小時會使催化劑在整個溫度窗口的活性下降。水熱處理后Cu-Mn/ZSM-5發(fā)生團聚現(xiàn)象,但沒有發(fā)生脫鋁和結(jié)構(gòu)變化,催化劑中八面體配位Cu2+含量明顯下降。Cu-Mn/ZSM-5的抗烴類性能也較差,當反應氣體中加入2000 ppm的C3H6后,對NOx的轉(zhuǎn)化率明顯下降。反應后催化劑發(fā)生團聚,且催化劑的比表面積和孔容明顯下降；反應后Cu+/Cu2+明顯升高,表明反應后Cu離子向低價態(tài)轉(zhuǎn)化,Cu2+減少。在水熱處理和抗烴類反應中,Cu2+含量的減少是催化劑活性下降的重要原因。針對Cu-Mn/ZSM-5較差的水熱穩(wěn)定性和抗烴類性能,本文又選取了具有CHA微孔結(jié)構(gòu)的SAPO-34做為載體,進行Cu-Mn共負載。發(fā)現(xiàn)以Cu(CH3COO)2和Mn(CH3COO)2為金屬前驅(qū)體、離子交換法為制備方法、Cu/Mn摩爾比為3：2時制備的Cu-Mn/SAPO-34在轉(zhuǎn)化NOx時表現(xiàn)出最佳的NH3-SCR活性。Cu-Mn共負載能明顯提高催化劑低溫活性,200℃時Cu-Mn/SAPO-34對NOx的轉(zhuǎn)化率達到了90%,比Cu/SAPO-34提高約60%,并保留了較好的中高溫段活性。Cu和Mn的負載并不會改變SAPO-34的形貌和晶體結(jié)構(gòu)；Cu-Mn共負載能夠提高Cu的負載量和反應活性位(Cu+和Cu2+),從而提高Cu/SAPO-34低溫催化活性；Cu-Mn共負載還提高了催化劑的表面酸度,從而使Cu-Mn/SAPO-34吸附更多的NH3和NO,生成反應中間體。Cu-Mn/SAPO-34具有較好的溫度耐受性和水熱穩(wěn)定性,水熱處理不會使催化劑對NOx的轉(zhuǎn)化率有明顯下降,240℃以下對NOx的轉(zhuǎn)化率反而有所提高。水熱處理后Cu-Mn/SAPO-34的晶體結(jié)構(gòu)和表面形貌基本保持不變,且未產(chǎn)生團聚和脫鋁現(xiàn)象,催化劑表面與八面體配位的Cu2+含量升高,是催化劑低溫活性升高的重要因素。Cu-Mn/SAPO-34具有較好的抗烴類性能,反應后催化劑表現(xiàn)出較好的分散性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,催化劑比表面積雖然有所下降,但孔容和平均孔徑基本保持不變,說明CHA微孔結(jié)構(gòu)有效的阻擋了C3H6進入到結(jié)構(gòu)內(nèi)部,保護了反應活性位,使Cu-Mn/SAPO-34具有較好的抗烴類性能。
[Abstract]:Nitrogen oxides (NOx) from diesel exhaust emissions have become one of the main sources of pollution in the atmosphere of our country. It is an important cause of haze, acid rain and photochemical smoke pollution. At present, the control of NOx for diesel vehicle emission is still based on the selective catalytic reduction (SCR) technology. But the exhaust of diesel vehicle contains high concentration of oxygen, water vapor and hydrocarbons. The three effect catalyst used in the treatment of gasoline vehicle exhaust can not be effectively applied to the exhaust gas denitrification of diesel vehicle. Molecular sieves are attracting more and more attention because of their unique structure, good adsorption performance and high stability. The application of NH3-SCR catalyst with molecular sieve as a carrier is widely studied. This paper uses Cu, Mn A total of ZSM-5 and SAPO-34 molecular sieves were loaded to study the SCR activity and stability of the diesel vehicle tail gas denitrification. Firstly, the preparation parameters of Cu-Mn co loaded ZSM-5 were studied. It was found that Cu (CH3COO) 2 and Mn (CH3COO) 2 were metal precursors, the ion exchange method was a preparation method, and Cu/Mn mole ratio was the Cu-Mn/ZSM-5 in 3:2 time. The best NH3-SCR activity.Cu-Mn co loaded with NOx increased the activity of Cu/ZSM-5 at low temperature and maintained the high temperature activity of the catalyst. But the thermal stability of Cu-Mn/ZSM-5 was poor. The activity of the catalyst at 750 C for 24 hours would decrease the activity of the catalyst at the whole temperature window. After hydrothermal treatment, the aggregation of Cu-Mn/ZSM-5 was not. There is dealuminum and structural change, the content of the eight complexing Cu2+ in the catalyst decreases obviously and the anti hydrocarbon property of.Cu-Mn/ZSM-5 is also poor. When the reaction gas is added to 2000 ppm, the conversion rate of NOx is obviously decreased. The catalyst will be reunited after the reaction, and the specific surface area and pore volume of the catalyst decrease obviously, and the Cu+/Cu2+ is obvious after the reaction. It is shown that the Cu ion conversion to low valence state and Cu2+ decrease after the reaction. In hydrothermal treatment and anti hydrocarbon reaction, the decrease of Cu2+ content is an important reason for the decrease of catalyst activity. In view of the poor hydrothermal stability and anti hydrocarbon properties of Cu-Mn/ZSM-5, this paper also selects SAPO-34 with CHA micropore structure as the carrier and carries out Cu-Mn co loading. It was found that Cu (CH3COO) 2 and Mn (CH3COO) 2 were metal precursors and ion exchange was used as a preparation method. The optimum NH3-SCR active.Cu-Mn co loading of Cu-Mn/SAPO-34 in NOx when Cu/Mn mole ratio was 3:2 could significantly increase the activity of the catalyst at low temperature. The conversion rate of Cu-Mn /SAPO-34 to 90% was reached at 200. High about 60%, and retained the better load of active.Cu and Mn in the middle high temperature segment, and will not change the morphology and crystal structure of SAPO-34; Cu-Mn co load can increase the load and reactive potential of Cu (Cu+ and Cu2+), thus improve the catalytic activity of Cu/SAPO-34 at low temperature; Cu-Mn Co load also improves the surface acidity of the catalyst, thus making Cu-Mn/SAPO so that Cu-Mn/SAPO is a catalyst. -34 adsorbs more NH3 and NO, and the reaction intermediate.Cu-Mn/SAPO-34 has better temperature tolerance and hydrothermal stability. Hydrothermal treatment will not reduce the conversion of NOx obviously, and the conversion rate of NOx below 240 C is improved. The crystal structure and surface morphology of Cu-Mn/ SAPO-34 are basically maintained after hydrothermal treatment. The Cu2+ content of the catalyst surface and the eight surface body is increased, which is an important factor for the increase of the catalyst's low temperature activity..Cu-Mn/SAPO-34 has better hydrocarbon resistance. The catalyst shows good dispersion and structural stability after the reaction. Although the surface area of the catalyst is decreased, the pore volume and the pore volume are the same. The average pore size remained the same basically, indicating that the CHA microporous structure effectively blocked the entry of C3H6 into the structure, protected the reactive active sites and made Cu-Mn/SAPO-34 have better hydrocarbon resistance.
【學位授予單位】：浙江工商大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：X734.2;O643.36

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