富氧條件下烴類選擇還原氮氧化物過程研究.pdf

1、在催化劑與介質阻擋放電等離子體相結合體系中，研究了在富氧條件下烴類選擇還原氮氧化物過程中等離子體與催化作用的協同效應及單純催化劑作用下烴類選擇性催化還原氮氧化物表面中間物種的組成與性質，取得了一些有意義的結果。 1.采用不同放電等離子體在低溫下對CH<,4>活化和NO的轉化進行了研究，結果表明脈沖火花放電，脈沖流光放電(針-板式)能夠活化甲烷，但是在含N<,2>和O<,2>的氣氛中放電能合成大量氮氧化物，而脈沖流光放電(線一筒式

2、)、介質阻擋放電(正脈沖和交流)雖然對甲烷活化較弱但能夠活化轉化 NO。以 CH<,4>為還原劑，將介質阻擋放電等離子體與 In/ZSM-5 催化劑相結合，使得CH<,4>還原氮氧化物的低溫活性得以大幅提高：在 300℃下，當使用 0.03％ NO/0.05％CH<,4>/2％O<,2>/N<,2>為原料氣，7200 h<'-1>空速，輸入放電能量密度為 208 J1<'-1>的條件下，單純等離子體、單純催化及二者共同作用下的 NO<,

3、x> 脫除率分別為24％、25％和65％。 2.在 Co-ZSM-5 催化劑上，使用 0.05％NO/15％O<,2>/0.1％折合碳數HC/N<,2>為原料氣，在150-350 ℃，空速12000 h<'-1>以及等離子體與催化劑協同作用下C<,2>H<,2>和C<,2>H<,4>還原NO<,x>的活性明顯好于CH<,4>，而且C<,2>H<,2>較之C<,2>H<,4>還原活性更好一些。以C<,2>H<,2>為例，輸入放電能

4、量密度為 140 J 1<'-1>，150℃，單純等離子體、單純催化及二者共同作用下的NO<,x> 脫除率分別為-3％、24％、53％；200℃時，它們分別為-7.5％、34％、67％。 3.275 ℃下，由含 NO/C<,2>H<,4>/O<,2>的標準三組份氣體處理Co-ZSM-5 催化劑得到的表面中間物種 NC<,a>O<,b>H<,c>與NO/O<,2>氣流反應比單獨與NO或者O<,2>反應生成更多的N<,2>，表明此類

5、中間物種只能被(NO+O<,2>)有效氧化為N<,2>，CO和CO<,2>。采用MS，IRAS及GC-MS聯用的分析方法對以上表面物種NC<,a>O<,b>H<,c>與NO/O<,2>氣流反應產物進行了分析，確定了表面物種中 N，C，H 三種元素的平均原子數之比為1.0∶1.8∶5.0(由于產物CO，CO<,2>和H<,2>O中的氧元素既可能來自于表面物種中的氧，也可能是來自于氣相的NO 和 O<,2>，故無法確定氧元素的含量)。并估算

6、了由以上方法得到的表面中間物種的濃度大約為 1.7×10<'-19>molecules(g-catalyst)<'-1>(假定一個表面物種中只含有一個 N 原子)。這是國際上對NO<,x>烴類選擇催化還原過程表面中間物種組成及濃度實驗測定的首次報導。 4.采用程序升溫和原位發射光譜診斷技術等對等離子體與催化劑協同作用的機制進行了初步研究和探討。氣相或吸附的烴類分子中C-H 鍵，催化劑表面中間物種中C-N鍵及氣相NO<,x>中N-