碱金属对Cu-ZSM-5催化分解NO的影响
孙瑞彬
王晓霏
张代鑫
刘丁赫
乔晓磊
金燕
樊保国
太原理工大学电气与动力工程学院,山西太原 030024
摘要：Cu-ZSM-5直接催化分解烟气中的NO具有潜在的应用前景.然而,高温的烟气中存在不同种类的碱金属,碱金属对Cu-ZSM-5催化分解NO的影响机制尚不清楚.采用液相浸渍法将碱金属Na,K负载到离子交换法制备的Cu-ZSM-5催化剂.探究了碱金属负载量对新鲜的Cu-ZSM-5 催化剂直接催化分解NO转化率的影响,并采用XRD,BET,SEM,TEM,XPS,H2-TPR和O2-TPD等表征技术手段对其催化剂骨架结构、孔隙规律、铜物种种类、化学吸附氧和活性物种中氧气的脱附进行分析.研究结果表明,在最佳反应温度550℃下,Cu-ZSM-5催化剂催化分解NO转化率为53％.随着碱金属Na,K负载量的提高,Cu-ZSM-5催化剂直接催化分解NO转换率有明显的抑制作用,且碱金属K造成催化剂NO转化率降低的幅度明显高于碱金属Na.碱金属K可以破坏的ZSM-5分子筛内部独特的三维交叉孔道结构,致使催化剂骨架结构坍塌,堵塞孔道,进一步阻碍了反应物NO与活性位点{Cu-O-Cu}2+的接触,从而导致NO转化率降低.活性成分{Cu-O-Cu}2+部位可以与碱金属Na,K相结合致使催化剂失活,使其转变为新的铜物种CuO微粒,且随着碱金属Na,K含量的增加,CuO数量也逐渐增多,CuO微粒可以占据催化剂孔道和覆盖在催化剂外表面,致使催化剂微孔比表面积和微孔孔容降低.碱金属Na,K抑制了催化剂活性成分{Cu-O-Cu}2+与{Cu-□-Cu}2+之间的氧化还原循环,进而阻碍了 NO催化分解成N2和O2.
关键词：NO 催化分解Cu-ZSM-5NaK{Cu-O-Cu}2+
分类号：TQ52(炼焦化学工业)
资助基金：国家自然科学基金(U1810126)国家自然科学基金(U1910214)
论文发表日期：2022-09-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：12( 3493-3504 )
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