Promotional effect of H_3PO_4 on ceria catalyst for selective catalytic reduction of NO by NH_3  

磷酸对二氧化铈催化剂氨选择性催化还原氮氧化物反应的促进作用(英文)

作　　者：易婷[1] 张一波[1,2] 李经纬[1] 杨向光[1,2] 

机构地区：[1]中国科学院长春应用化学研究所稀土资源利用国家重点实验室,吉林长春130022 [2]中国科学院长春应用化学研究所绿色化学与过程实验室,吉林长春130022

出　　处：《Chinese Journal of Catalysis》2016年第2期300-307,共8页催化学报（英文）

基　　金：supported by the National Natural Science Foundation of China(21177120);the Open Fund of Key Laboratory of Functional Inorganic Material Chemistry(Heilongjiang University),Ministry of Education~~

摘　　要：A series of H3PO4-modified CeO2 samples were prepared by impregnation of CeO2 with H3PO4solution,and evaluated for the selective catalytic reduction of NOx by NH3.The samples were characterized by X-ray diffraction,N2 adsorption-desorption,infrared spectroscopy,Raman spectroscopy,X-ray photoelectron spectroscopy,temperature-programmed desorption of NH3,and temperature-programmed reduction of H2.The results showed that more than 80%NO conversion was achieved in the temperature range 250-550℃ over the H3PO4-CeO2 catalyst.The enhanced catalytic performance could be ascribed to the increase in acidic strength,especially Bronsted acidity,and reduction in redox properties of the CeO2 after H3PO4 modification.氮氧化物NO_x(NO和NO_2)对大气的污染日益严重,主要表现为形成酸雨、导致光化学烟雾和产生温室效应等,严重危害人类健康.氨气选择性催化还原(NH_3-SCR)NO_x是目前最有效的固定源NO_x消除技术.工业中常用的催化剂主要是V_2O_5-WO_3/TiO_2,但其活性组分V_2O_5有毒,且存在氧化能力较强和操作温度窗口过窄等缺点.开发新型环境友好的非钒基NH_3-SCR催化剂体系己成为NO_x催化净化领域的研究热点.CeO_2在稀土市场中占有很大比重且相对廉价,同时还具有优异的氧化-还原及储氧性能,因此开发Ce基SCR脱硝催化剂具有非常好的发展前景.对于NH_3-SCR反应,催化剂必须同时具有酸性位和氧化还原中心.酸性位有利于还原剂NH_3的吸附与活化,而氧化还原中心可以促使氧化剂和还原剂之间发生反应.对于低温SCR催化剂,表面酸性适中即可,氧化还原性能起决定作用;而对于中高温SCR催化剂,不仅要提高其表面酸性以保证足够的NH_3吸附量,同时还要控制其表面氧化性不宜太强,否则在高温段NH_3氧化,N_2选择性下降,NO转化率降低.CeO_2具有一定碱性以及优异的氧化还原性能,因此在高温阶段CeO_2催化剂上易发生NH_3深度氧化,高温NH_3-SCR活性差,温度窗口窄.为了拓宽CeO_2基催化剂的温度窗口,改善其催化性能,有必要调整CeO_2的氧化还原性能和酸碱性能.过渡金属磷酸盐或焦磷酸盐具有特殊的表面酸性和氧化还原性,被广泛应用于多种催化反应.考虑到过渡金属磷酸盐或焦磷酸盐表面同时具有酸性位和氧化还原中心,因而可用于NH_3-SCR反应.最近本课题组通过水热法制备了一种环境友好的Ce-P-O催化剂,该催化剂在较宽的温度范围(300-550℃)内表现出较高的催化NO转化能力,同时具有较强的抗碱和耐硫能力,显示出很好的应用前景.此外,硫酸盐和镍盐修饰能有效改善铈锆固溶体催化剂的NH_3-SCR性能:镍修饰增强�

关 键 词：AMMONIA Selective catalytic reduction CERIA Phosphoric acid Redox ACIDITY 

分 类 号：X701[环境科学与工程—环境工程] O643.36[理学—物理化学]