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《太原理工大学》 2015年
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Cu-SSZ-13脱硝催化剂原位合成条件的优化

彭兆亮  
【摘要】:随着全球石油资源日趋短缺,温室效应加剧,柴油发动机因其高效性和持久性,在道路交通运输工具中得到了广泛应用,全球机动车开始呈现“柴油化”趋势。面对严格的排放法律法规,控制柴油车尾气中NOx的排放量已成为国内外尾气催化净化领域得最突出难点之一。氨选择性催化还原(NH3-SCR)技术因其具有高效率、高经济性、低成本等优点已成为目前适用于移动源主要的脱硝技术,而核心问题是研发高效稳定、环境友好的SCR催化剂。沸石分子筛是目前国内外学者研究的重点脱硝催化剂,其中微孔分子筛SSZ-13具有独特的物理化学性质,使其在很多领域中显示出广阔的应用前景,近年来成为研究热点。因此,本课题利用原位水热合成法,探讨研究了金属活性组分前驱盐种类、离子改性(铵交换和铈交换)和模板剂(铜胺络合物和N,N,N-三甲基-1-金刚烷基氢氧化铵)等参数条件对新鲜和水热老化样品的催化脱硝活性、N2O生成量及其物性结构的影响,以期制备出形貌结构规整、脱硝活性和抗老化性能优异的Cu-SSZ-13催化剂。研究工作的主要结论如下: 采用原位水热合成法,由不同种类的铜盐(Cu(NO3)2、CuSO4、CuCl2)为铜源(晶化72h,铵交换12h条件下)制备了一系列Cu-SZZ-13样品。在晶化过程中由于受霍夫迈斯特阴离子效应影响,阴离子在模板剂胶团上的吸附能力表现了很大的不同(NO3-Cl- SO42-),导致了Cu物种分布、分子筛骨架Si和Al原子、载体微观结构性质不同,从而表现出了不同的催化活性和抗老化性能。以Cu(NO3)2为铜盐制备的Cu-SSZ-13具有优异的催化活性和抗老化性能。新鲜和老化(800oC,20h)样品的高活性(90%~100%)温度窗口分别为180~700oC和240~600oC。立方型晶粒规整尺寸小,分散性较好,择形作用优良。 在不同铜源制备Cu-SSZ-13的基础上,详细考察了铵交换时间和Ce交换对催化剂脱硝活性和抗老化性能的影响。以CuSO4为铜源,经铵交换12hCe交换2h样品的低温活性优异,活性窗口较宽;各孔结构参数较大,分子筛骨架结构较稳定。延长铵交换时间使得新鲜样品的低温活性降低,抗老化能力有明显提高。以Cu(NO3)2为铜源,铵交换12h样品具有优异脱硝活性和很宽的活性窗口,分子筛骨架结构较稳定。以CuCl2为铜源,不同离子交换方法制备的Cu-SSZ-13老化前后样品时性能与CuSO4所制样品相似。但铵交换24h样品表现出优良的催化活性和更高的水热稳定性。 通过调变TMAda-OH用量和晶化时间,采用原位水热合成法成功制备Cu-SZZ-13样品。双模板剂在晶化过程中起到了相互促进的作用。nTMAda-OH/nSi=0.15,晶化96h的样品立方型晶粒规整均一、棱角分明、尺寸小。表现出优异的低温活性(样品在100°C时NOx转化率可以达到43%)和抗老化性能。
【学位授予单位】:太原理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:O643.36

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【参考文献】
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