付玉秀,仲雪梅,常化振*,李俊華

?

鈰鈷復(fù)合氧化物催化劑催化CO-SCR反應(yīng)機(jī)理研究

付玉秀1,仲雪梅1,?；?*,李俊華2

(1.中國(guó)人民大學(xué)環(huán)境學(xué)院,北京 100872；2.清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院,北京 100084)

利用共沉淀法制備了一系列Ce-Co-O復(fù)合氧化物催化劑,并對(duì)其CO-SCR反應(yīng)性能進(jìn)行了研究.考察了Co和Ce比例對(duì)CO-SCR反應(yīng)活性的影響,確定最佳的Ce和Co復(fù)合比例為3:7,最高轉(zhuǎn)化率為84%(250°C).經(jīng)表征分析發(fā)現(xiàn),Ce(0.3)-Co(0.7)-O上發(fā)生CO-SCR的主活性位點(diǎn)是Co. 摻雜Ce提升催化性能主要有兩方面原因:一是催化劑比表面積增大,提高了表面的吸附位數(shù)量;二是Ce-Co-O催化劑形成的固溶體提升了氧遷移率.反應(yīng)機(jī)理可能是氣態(tài)或者弱吸附狀態(tài)的CO與NO的吸附物種(主要是橋接二齒亞硝酸鹽物種和螯合式雙齒硝酸鹽物種)反應(yīng).

氧化鈰；氧化鈷；CO-SCR；弱吸附態(tài)CO；橋接二齒亞硝酸鹽物種

作為主要大氣污染物之一,氮氧化物(NO)是導(dǎo)致二次細(xì)顆粒物和近地面臭氧形成的重要前體物.它不僅危害環(huán)境,而且對(duì)人類健康也存在嚴(yán)重威脅.其主要來(lái)源是火力發(fā)電廠、工業(yè)鍋爐等排放的煙氣和機(jī)動(dòng)車排放的尾氣[1].隨著汽車保有量的快速增加,機(jī)動(dòng)車排放的尾氣對(duì) NO排放的貢獻(xiàn)日益顯著.機(jī)動(dòng)車尾氣同時(shí)含有CO,HC等污染物.利用CO選擇性催化還原NO(CO-SCR)被認(rèn)為是可行技術(shù)之一[1-4].其技術(shù)原理是通過(guò)催化劑實(shí)現(xiàn)CO和NO的同時(shí)去除.研究較多的有Pt,Pd,Ir等貴金屬催化劑[3-4].但是貴金屬催化劑存在來(lái)源稀少,成本高昂的缺點(diǎn).因此,開發(fā)經(jīng)濟(jì)高效的催化體系,尤其是金屬氧化物催化劑,受到了廣泛的關(guān)注.

目前,研究較多的金屬氧化物催化劑有Cu,Fe, Mn和Ce等金屬氧化物催化劑[4-10].其中,Ce的氧化物作為載體可以起到顯著促進(jìn)活性組分在載體表面的分散性[2-3],增加載體的熱穩(wěn)定性[2],提高催化劑的比表面積,產(chǎn)生氫溢流和提高金屬氧化物還原性等[4-6]作用.

現(xiàn)有的研究發(fā)現(xiàn),NO/CO反應(yīng)可以有效的抑制NO的排放,徐春保等[10]的研究中發(fā)現(xiàn)500℃下不同非貴金屬催化劑的NO去除反應(yīng)的催化活性由高而低的順序:Fe2O3>Ni2O3>CuO>Cr2O3>V2O5> Cu2O>MnO2.郭磊等[11]發(fā)現(xiàn)了Ce摻雜改性 Ni- Al-O催化劑具有優(yōu)良的CO+NO反應(yīng)除氮氧化物的效果.雖然CO是很好的脫除NO的還原劑,如果反應(yīng)體系中有O2存在,催化劑的活性將會(huì)受到很大的影響.為此,研究高效的抗氧的催化劑一直以來(lái)成為CO-SCR領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn).現(xiàn)有的研究發(fā)現(xiàn),很多非貴金屬經(jīng)過(guò)一定的修飾或協(xié)同作用可以得到較好的CO-SCR催化劑.Co和Mn作為助劑可以明顯促進(jìn)Cu/Al2O3的低溫CO-SCR活性[12];Qin等[14]報(bào)道Ni,Co,Mn加入MOFs材料為前驅(qū)體制備的催化劑中,可以顯著促進(jìn)CO-SCR反應(yīng)活性.雖然大量的非貴金屬CO-SCR催化劑得到了研究,但是,針對(duì)非貴金屬氧化物催化CO-SCR的反應(yīng)機(jī)理研究還存在很大爭(zhēng)議,關(guān)鍵反應(yīng)物種缺乏統(tǒng)一認(rèn)識(shí).Kantcheva等[13]研究指出低溫條件下,硝酸鹽或吸附態(tài)NO2的形成對(duì)表面異氰酸鹽物種的生成以及NO氧化進(jìn)一步進(jìn)行CO-SCR反應(yīng)十分必要.

為了進(jìn)一步解析添加Ce對(duì)催化劑上CO-SCR反應(yīng)路徑和關(guān)鍵反應(yīng)物種的影響,研制了不同比例Ce-Co-O催化劑應(yīng)用于CO-SCR反應(yīng),并對(duì)鈰鈷催化劑不同配比進(jìn)行優(yōu)化獲得最佳催化劑配方.根據(jù)XRD,H2-TPR,BET,原位漫反射紅外表征結(jié)果研究了Ce-Co-O催化劑上的CO-SCR反應(yīng)機(jī)理.

1 材料與方法

1.1 共沉淀法制備不同配比Ce-Co-Ox催化劑

制備不同比例Ce-Co-O催化劑,分別稱取一定量(表1)的Co(NO3)2·6H2O和Ce(NO3)3·6H2O溶于水記為A,再稱適量的碳酸銨(C2H11N3O)做為沉淀劑用水溶解記為B.將B滴到A中,到pH=9為止.繼續(xù)攪拌2h后,靜置20min.反應(yīng)結(jié)束之后,將物質(zhì)離心清洗到pH=7為止,110℃干燥12h,450℃下處理若干小時(shí).

表1 前驅(qū)體質(zhì)量(g)

1.2 催化劑表征

1.2.1 X射線衍射測(cè)試 儀器型號(hào)為D8Advance, 測(cè)試條件:測(cè)試電壓設(shè)定為45kV,電流設(shè)定為20mA,以10°/min進(jìn)行掃描.

1.2.2 比表面積分析(BET) 儀器型號(hào)為Autosorb-iQ2-MP,測(cè)試條件: N2氣氛,溫度為573K下進(jìn)行脫附4h,再在469K溫度下,以N2為吸附質(zhì)進(jìn)行測(cè)試.

1.2.3 H2程序升溫還原測(cè)試(H2-TPR) H2-TPR使用AutoChem 2920儀器進(jìn)行測(cè)定.具體步驟為:稱取50mg樣品,在300℃下N2氛圍處理1h,然后將溫度降至30℃,接著在10%H2/He氣氛下將溫度以10℃/min從30℃升至1000℃,通過(guò)TCD檢測(cè)器記錄信號(hào)變化,得出H2-TPR圖譜.

1.2.4 催化劑原位紅外機(jī)理研究 為考察CO-SCR反應(yīng)機(jī)理,確認(rèn)關(guān)鍵反應(yīng)的吸附物種,開展了原位紅外的吸附態(tài)反應(yīng)實(shí)驗(yàn),進(jìn)行了NO和CO的吸附態(tài)反應(yīng).

NO吸附實(shí)驗(yàn)步驟如下:在N2吹掃下400℃處理樣品1h,在N2吹掃下降溫并采集背景圖譜.降溫至30℃,通入含500′10-6NO的氣體并吸附40min.然后關(guān)閉NO,N2吹掃30min.最后每個(gè)溫度點(diǎn)穩(wěn)定10mim后采集譜圖.

CO吸附實(shí)驗(yàn)步驟如下:在N2吹掃下400℃處理樣品1h,在N2吹掃下降溫并采集背景圖譜.降溫至30℃,通入含2000′10-6CO的氣體并吸附40min.然后關(guān)閉CO,N2吹掃30min采集譜圖,升溫至每個(gè)溫度點(diǎn)穩(wěn)定10mim后采樣.

1.3 催化劑活性評(píng)價(jià)

本研究主要測(cè)定催化劑CO-SCR反應(yīng)活性,NO氧化性能,CO氧化性能,采用固定床反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng).整個(gè)活性評(píng)價(jià)系統(tǒng)主要包括:混氣,加熱反應(yīng)和尾氣檢測(cè)3個(gè)部分.活性評(píng)價(jià)系統(tǒng)主要構(gòu)造如圖1.在利用該系統(tǒng)測(cè)定過(guò)程中,通過(guò)質(zhì)量流量計(jì)控制氣路各氣體濃度.再經(jīng)過(guò)氣體混合罐進(jìn)入反應(yīng)管.由管式加熱爐控制反應(yīng)的各個(gè)溫度點(diǎn).經(jīng)過(guò)催化劑反應(yīng)之后的氣體進(jìn)入測(cè)定儀器,測(cè)定氣體中各個(gè)組分.CO- SCR活性評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)中,如無(wú)特別說(shuō)明,模擬煙氣成分為:5%O2,500′10-6NO和1000′10-6CO,N2平衡氣,總流量為200mL/min, GHSV=90000h-1, NO,NO2和CO濃度由瑞士Eco Physics公司的氮氧化物分析儀(型號(hào):CLD 822Mh)和紅外氣體分析儀(Nicolet is50)測(cè)定.每個(gè)溫度點(diǎn)穩(wěn)定反應(yīng)時(shí)間為40min.

NO氧化性能測(cè)試中,模擬煙氣組成為:5%O2, 500′10-6NO, N2平衡氣,總流量為200mL/min, GHSV=90000h-1,進(jìn)氣和出氣NO和NO2測(cè)定方法同上.

CO氧化性能測(cè)試中,模擬煙氣組成為:CO= 0.5%,O2=5%,利用N2平衡,總流量為200mL/min, GHSV=90000h-1,進(jìn)氣和出氣CO,CO2濃度由氣相色譜測(cè)定.每個(gè)溫度點(diǎn)穩(wěn)定反應(yīng)時(shí)間為30min.

其中NO,CO轉(zhuǎn)化率計(jì)算如下:

(2)

2 結(jié)果與討論

2.1 Ce,Co含量對(duì)Ce-Co-Ox的CO-SCR催化活性的影響

如圖2所示,除Ce(0.9)-Co(0.1)-O以外,其他復(fù)合氧化物活性均比Co3O4催化劑活性高.此外,CeO2催化劑的活性很低,在300℃之前幾乎沒有活性, 400℃時(shí)NO轉(zhuǎn)化率才達(dá)到40%.不同的Co,Ce比例對(duì)Ce- Co-O的活性影響很大.當(dāng)Ce-Co-O催化劑的鈰鈷比為9:1時(shí),即催化劑中僅有少量Co時(shí),在300℃就有70%的NO被轉(zhuǎn)化,說(shuō)明Co對(duì)Ce-Co-O催化劑體系催化CO-SCR反應(yīng)起重要作用,Co可能是Ce-Co-O催化劑中的主要活性中心.Ce-Co-O催化劑的活性隨著Co含量的增加明顯提升,但是Ce(0.7)-Co(0.3)- O和Ce(0.3)-Co(0.7)-O催化劑,NO轉(zhuǎn)化率相差不大,這表明Ce(0.7)-Co(0.3)-O后,隨著Co含量的進(jìn)一步增加,活性并沒有明顯提高.這可能是由于CeO2本身用作催化劑組分有很好的分散活性位點(diǎn)的作用[2-3],因而對(duì)Co起分散性作用,Co含量過(guò)高可能在催化劑上分布不均,導(dǎo)致活性改善不明顯.

根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道,In-Ag/CeO2-g-Al2O3催化劑在400℃時(shí)NO轉(zhuǎn)化率才達(dá)到80%,在250℃只有40%的NO轉(zhuǎn)化率[7].Pt/W–Ce–Zr催化劑在溫度為400℃時(shí),只有15%的NO被轉(zhuǎn)化[8].Cu-CeO催化劑在250℃和300℃時(shí)分別有50%和83%左右的NO被轉(zhuǎn)化[9].上述催化劑的CO-SCR活性或低溫下活性都不如本文中Ce(0.3)-Co(0.7)-O催化劑.

圖2 共沉淀法制備不同配比Ce-Co-Ox催化劑CO-SCR活性

反應(yīng)條件:200mL/min, CO=1000′10-6, NO=500′10-6, O2=5%, GHSV=90000h-1

2.2 催化劑表征

2.2.1 比表面積分析 純Co3O4(38.0m2/g)比表面積比CeO2(68.8m2/g)低得多,在CeO2中加入Co3O4后,Ce(0.3)-Co(0.7)-O催化劑的比表面積增大(95.2m2/g).結(jié)合Ce(0.3)-Co(0.7)-O的CO-SCR活性可以看出,Ce(0.3)-Co(0.7)-O催化劑的比表面積對(duì)催化劑的催化活性起著重要的作用.Ce和Co的復(fù)合可以顯著提升比表面積,從而使得單位質(zhì)量催化劑表面的活性位數(shù)量增加.

2.2.2 X射線衍射分析 圖3的XRD分析結(jié)果可以看出,用沉淀法制備的CeO2樣品出現(xiàn)了CeO2立方螢石晶相, Co3O4樣品出現(xiàn)了Co3O4晶相,Ce-Co- O樣品中,有典型的CeO2立方螢石結(jié)構(gòu)的衍射峰,隨著Co含量增加,Co3O4的峰強(qiáng)度逐漸增強(qiáng).同時(shí),CeO2的峰比單一氧化物的峰形更寬,并且向高的衍射角偏移,表明Co可能進(jìn)入CeO2的晶相中形成固溶體[15].固溶體結(jié)構(gòu)的形成會(huì)使CeO2產(chǎn)生更多的氧空位,并且提高表面化學(xué)吸附氧的比率,從而增強(qiáng)氧遷移率[16].

2.2.3 H2-TPR分析 如圖4所示,CeO2催化劑有2個(gè)還原峰,分別是由于催化劑表面氧物種的還原(469℃),晶格氧的還原及CeO2向Ce2O3的轉(zhuǎn)化(798 ℃)[17-18].Co3O4分別在323,410℃有兩個(gè)寬的還原峰,低溫下的峰與Co3+離子轉(zhuǎn)變?yōu)镃o2+相關(guān),較高溫度峰是由于CoO轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘貱o[19].Ce(0.3)- Co(0.7)-O催化劑中,第一峰的強(qiáng)度明顯增強(qiáng),說(shuō)明該催化劑的耗氫量加大.

圖3 不同配比Ce-Co-Ox催化劑XRD譜

圖4 不同配比Ce-Co-Ox催化劑H2-TPR譜

2.2.4 Ce-Co-O的CO和NO氧化活性 CO氧化活性:不同配比催化劑的CO氧化活性如圖5所示.50℃時(shí),只有Co3O4對(duì)CO氧化表現(xiàn)出一定的催化作用.隨著溫度的升高,Co3O4, Ce(0.3)-Co(0.7)-O和Ce(0.5)-Co(0.5)-O催化劑CO轉(zhuǎn)化迅速增加,其中Co3O4和Ce(0.3)-Co(0.7)-O在75℃時(shí),有90%的CO被轉(zhuǎn)化,并能在100~200℃的溫度區(qū)間內(nèi)保持100%的CO轉(zhuǎn)化率.而Ce(0.5)-Co(0.5)-O在100℃時(shí)CO轉(zhuǎn)化率達(dá)到90%以上然而, Ce(0.9)-Co(0.1)-O和Ce(0.7)-Co(0.3)-O催化劑的活性提升較慢,在150℃時(shí),才實(shí)現(xiàn)100%的CO轉(zhuǎn)化率.CeO2對(duì)CO的催化始終維持在40%以下.由此可見,Co是CO氧化的主要活性組分.一般來(lái)講,CO氧化活性高可能促進(jìn)CO-SCR活性.這可能是Ce(0.3)-Co(0.7)-O催化劑CO-SCR活性高的原因之一.

圖5 不同配比Ce-Co-Ox催化劑CO氧化活性

反應(yīng)條件:200mL/min, CO=0.5%, O2=5%, GHSV=90000h-1

圖6 不同配比Ce-Co-Ox催化劑NO氧化活性

反應(yīng)條件:200mL/min, NO=500′10-6, O2=5%, GHSV=90000h-1

NO氧化活性:圖6是不同配比Ce-Co-O對(duì)NO氧化性能的測(cè)試結(jié)果.隨著溫度的升高, Ce(0.3)- Co(0.7)-O,Ce(0.5)-Co(0.5)-O和Ce(0.7)-Co(0.3)- O催化劑NO轉(zhuǎn)化率迅速增加.在250℃時(shí), Ce(0.3)- Co(0.7)-O和Ce(0.5)-Co(0.5)-O的NO轉(zhuǎn)化率達(dá)到85%左右.同時(shí),Ce(0.7)-Co(0.3)-O在250℃時(shí),NO轉(zhuǎn)化率達(dá)到75%左右.而Co3O4和 Ce(0.9)-Co(0.1)- O的活性提升較慢,在300℃才有75%的NO被轉(zhuǎn)化.CeO2催化劑對(duì)NO的轉(zhuǎn)化,始終維持在50%以下.由此可見,Ce和Co復(fù)合比例對(duì)NO氧化性能影響顯著.低溫時(shí)Ce(0.3)-Co(0.7)-O催化劑上NO氧化性能較好,可能是其CO-SCR活性高的另一重要原因.

2.2.5 原位紅外表征 CO吸附:首先,利用DRIFTS進(jìn)行了Co3O4和Ce(0.3)-Co-O催化劑上的CO吸附實(shí)驗(yàn).所得紅外吸收譜圖如圖7.由圖7可知,Co3O4在2339,1752,1538,1436,1351cm-1均出現(xiàn)吸收峰. 2339cm-1處峰歸屬于CO2吸收峰[20], 1752cm-1處的峰歸因于(C=O)[21], 1538cm-1歸因于雙齒配位as(CO32-)[22-23], 1436cm-1歸屬于單齒配位的(CO32-),1351cm-1歸屬于表面碳酸鹽物種[20].

Ce(0.3)-Co(0.7)-O催化劑CO吸附譜圖與Co3O4有所不同,在2340, 2173, 2119, 1679, 1526, 1432, 1380cm-1出現(xiàn)不同物種的吸收峰.其中2173和2119cm-1處為2個(gè)比較弱的峰,代表氣態(tài)或弱吸附CO的吸收峰[23],1679cm-1屬于雙齒配位as(CO32-)吸收峰,1380cm-1歸屬于s(COO-)吸收峰.Ce(0.3)-Co(0.7)- O催化劑相對(duì)于Co3O4相來(lái)說(shuō),在2173和2119cm-1處出現(xiàn)了新的CO吸附物種.2種催化劑相似的是,當(dāng)溫度增加時(shí),碳酸鹽峰強(qiáng)度逐漸減弱,直到最后消失.可以解釋為低溫下CO被吸附形成碳酸鹽物種,而在較高溫度下,一些碳酸鹽物種可能從催化劑上解吸或分解.在250℃時(shí),Co3O4在1679,1538, 1436, 1351cm-1處碳酸鹽物種吸收峰消失,但是Ce(0.3)-Co(0.7)-O催化劑在1679, 1526, 1432cm-1碳酸鹽物種吸收峰依然存在.表明Ce摻雜 Co3O4增強(qiáng)了碳酸鹽的穩(wěn)定性.綜上所述,Ce(0.3)-Co(0.7)-O催化劑上的吸附態(tài)CO物種可能是其CO-SCR反應(yīng)性能較Co3O4催化劑提升的重要原因.

NO吸附:Co3O4和Ce(0.3)-Co(0.7)-O催化劑上的NO吸附紅外吸收譜圖如圖8.Co3O4在1625, 1535,1438,1278,1193,1008cm-1均出現(xiàn)吸收峰.其中, 1625cm-1處歸因于橋接二齒硝酸鹽[22],1535cm-1處歸因于螯合式雙齒硝酸鹽物種,1193cm-1處歸因于橋式雙齒硝酸鹽物種[25-26],在1438cm-1處出現(xiàn)的肩峰歸因于橋接單齒硝酸鹽,1278cm-1處表示線性硝酸鹽[23],1008cm-1處證明單齒硝酸鹽物種的存在[27].而Ce(0.3)-Co(0.7)-O催化劑在1559, 1506, 1438, 1237, 1010cm-1處出現(xiàn)不同物種的吸收峰,在1559, 1506和1237cm-1處,分別認(rèn)為是螯合雙齒硝酸鹽的對(duì)稱和不對(duì)稱吸收峰[25-26].隨著溫度的提升,峰強(qiáng)度減弱,表明它在催化劑表面不是很穩(wěn)定.在1438cm-1出現(xiàn)的肩峰歸因于橋接單齒硝酸鹽.相對(duì)于Co3O4來(lái)說(shuō), Ce(0.3)-Co(0.7)-O催化劑吸收峰有明顯變化,說(shuō)明Ce摻雜Co使其NO吸附物種發(fā)生變化.

溫度達(dá)到300℃時(shí),Co3O4在1625, 1535, 1438, 1278, 1193, 1008cm-1處的峰都消失.但 Ce(0.3)- Co(0.7)-O催化劑在350℃時(shí)1559, 1237, 1010cm-1處的峰依然穩(wěn)定,表明Ce摻雜Co3O4增強(qiáng)了一些硝酸鹽的穩(wěn)定性.在CO-SCR反應(yīng)過(guò)程中,Ce(0.3)-Co(0.7)-O催化劑可能有多重NO吸附物種參與反應(yīng).

Ce(0.3)-Co(0.7)-O催化劑上的CO-SCR反應(yīng)機(jī)理:由以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得出, Ce(0.3)-Co(0.7)-O催化劑上的NO吸附物種更穩(wěn)定,而NO穩(wěn)定吸附可能有助于NO氧化的發(fā)生.另一方面,Co3O4催化劑在300℃以上NO吸附物種幾乎消失,仍表現(xiàn)出較好的NO氧化活性,推斷該樣品上既有NO吸附物種參與的NO氧化反應(yīng),也有氣態(tài)NO與催化劑表面化學(xué)吸附氧的作用.結(jié)合CO氧化測(cè)試結(jié)果及CO吸附實(shí)驗(yàn)可以得出,Co3O4催化劑上CO氧化主要是化學(xué)吸附氧與氣態(tài)的CO反應(yīng).而Ce(0.3)-Co(0.7)-O催化劑上除了碳酸鹽物種,還有弱吸附態(tài)CO的存在,這些物種可以更容易與NO發(fā)生反應(yīng)從而使得催化劑的CO-SCR活性提高. Co3O4催化劑優(yōu)異的CO氧化活性可能使得CO直接被氧化,能參與CO-SCR反應(yīng)的比例降低,影響到低溫段CO-SCR反應(yīng)活性. Ce(0.3)-Co(0.7)-O催化劑上主要發(fā)生氣態(tài)CO(CO (g))或者吸附態(tài)的CO(CO(ad))和吸附態(tài)的NO(主要是橋接二齒亞硝酸鹽(NOa)和螯合式雙齒硝酸鹽物種(NOb))反應(yīng).具體反應(yīng)過(guò)程推斷如下:

CO(ad)+ NO3-a→CO2+N2(3)

CO(ad)+ NO3-b→CO2+NO2(4)

CO(g)+NO3-a→CO2+N2(5)

CO(g)+ NO3-b→CO2+NO2(6)

3 結(jié)論

3.1 摻雜Ce可以提高Co3O4上CO-SCR反應(yīng)活性,當(dāng)Ce:Co為3:7時(shí),催化性能最佳. ,最高轉(zhuǎn)化率從單獨(dú)Co3O4的38%(400℃)上升到84%(250℃).

3.2 Ce和Co復(fù)合可以顯著提升比表面積,同時(shí)形成固溶體,增強(qiáng)氧遷移率,并且使得催化劑的活性位點(diǎn)數(shù)目增加.

3.3 相比于Co3O4樣品, Ce(0.3)-Co(0.7)-O催化劑具有更好的NO氧化性能.同時(shí)CO氧化活性有所降低,這可能更有利于CO對(duì)NO的還原反應(yīng).

3.4 Ce(0.3)-Co(0.7)-O催化劑上CO-SCR的機(jī)理主要是氣態(tài)或者弱吸附的CO與吸附態(tài)的NO(主要是橋接二齒亞硝酸鹽物種和螯合式雙齒硝酸鹽物種)反應(yīng).

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Mechanism study on CO-SCR over Ce-Co-Omixed oxides catalysts.

FU Yu-xiu1, ZHONG Xue-mei1, CHANG Hua-zhen1*, LI Jun-hua2

(1.School of Environment & Natural Resource, Renmin University of China, Beijing 100872, China；2.School of Environment, Tsinghua University, Beijing 100084, China)., 2018,38(8)：2934~2940

In this paper, a series of Ce-Co-Ocatalysts were prepared by co-precipitation method and the CO-SCR performance was studied. The influence of Co and Ce ratio on the activity of CO-SCR was investigated and the Ce(0.3)-Co(0.7)-Osample showed the highest NO conversion efficiency of 84% at 250°C.According to characterization results, it was proposed that the active sites for CO-SCR is Co in Ce(0.3)-Co(0.7)-O. There were two reasons responsible for the enhanced catalytic performance by Ce doping into the Ce-Co-Ocatalyst. Firstly,the specific surface area and adsorption capacity were increased with Ce doping. Secondly, a solid solution was formed in Ce-Co-Ocatalyst, resulting in the enhanced oxygen migration rate. In situ DRIFTs results suggested that the CO-SCR is likely to follow a mechanism that gaseous or weakly-adsorbed CO reacts with adsorbed NO species in the forms of bridging bidenate nitrite and chelate nitrate.

cerium oxide；cobalt oxide；CO-SCR；weak adsorbed CO；bridging bidentate nitrite species

X505

A

1000-6923(2018)08-2934-07

付玉秀(1987-),山東菏澤人,中國(guó)人民大學(xué)碩士研究生,研究方向?yàn)榇髿馕廴究刂?發(fā)表論文2篇.

2018-01-14

國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2016YFC0203900,2016YFC0203901);國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51778619,21577173)

* 責(zé)任作者, 副教授, chz@ruc.edu.cn