Cu/SSZ-13催化剂脱硝活性中心与催化性能构效关系的研究

• 作者: 周微 王福烨 贺宁 于海斌 马新宾 刘家旭
• 来源期刊: 化工学报
• 关键词: NH3-SCR 反应 Cu/SSZ-13催化剂 铜离子 活性
• 年，卷（期）: 2022,（2）
• 所属期刊栏目: 催化、动力学与反应器
• 页码范围: 672-680
• 页数: 8页
• 分类号: TQ028.8
• 语种: 中文
• DOI: 10.11949/0438-1157.20211230

摘要

NH3选择性催化还原NOx （NH3-SCR） 是目前最有应用前景的柴油车尾气净化技术，该技术的核心是开发具备优异催化性能的催化剂。以具有菱沸石 （chabazite，CHA） 结构的小孔分子筛SSZ-13为载体制备的Cu/SSZ-13催化剂，因具有优异的催化性能和水热稳定性能而受到广泛关注。制备了系列Cux/SSZ-13催化剂，并通过CO原位漫反射红外光谱 （DRIFT） 和H2-TPR等方法能够确定具有高催化活性的铜离子在SSZ-13分子筛上的落位和存在状态。CO 红外吸附实验发现，采用 Cu(NO3)2水溶液离子交换法制备的 Cu/SSZ-13催化剂上存在多种落位的Cu+活性中心。在较低的 Cu+交换度条件下，Cu+优先落位于 SSZ-13 分子筛的八元环位置，随着交换度的提高，Cu+开始落位于 SSZ-13分子筛双六元环的位置。H2-TPR结果表明 Cux/SSZ-13催化剂上也存在大量落位在八元环位置不稳定的Cu2+，这些Cu2+很容易被还原为Cu+。Cux/SSZ-13催化剂经800℃水蒸气连续老化16 h，分子筛骨架崩塌程度随着Cu含量的增加而提高，骨架铝的脱除，导致 Cu物种发生团聚，而第二金属 Ce元素的引入能够在一定程度上提高Cu/SSZ-13的水热稳定性。催化剂构效关系研究表明，具有一定量稳定存在的Cu+，并且拥有大量不稳定存在Cu2+的催化剂具有较宽温度范围的脱硝性能。