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氮氧化物(NOx)污染环境、危害人体健康,在各类废气的排放中受到了严格的控制。氢气选择性催化还原(H2-SCR)技术在脱除NOx方面因为具备较高的低温反应活性而吸引了广泛的研究兴趣。本文采用共沉淀法制备氧化铈基铝铈锆纳米复合氧化物载体,等体积浸渍法制备负载型Pd催化剂,并将催化剂应用于模拟H2-SCR脱除NOx实验测试催化活性,结合XRD、BET、TEM、HRTEM、Element mapping、H2脉冲化学吸附、H2和CO等温吸附、TPD、XPS等表征手段,对催化剂的构效关系进行了分析讨论。在空速GHSV=60,000 h-1和GHSV=24,000 h-1的条件下考查并对比了具有不同Pd金属负载量(0～1wt%)的Pd/Al-CeZrO4催化剂的H2-SCR反应性能。结果显示,随着Pd负载量的增加,Pd/Al-CeZrO4催化剂的H2-SCR反应性能有所提升。其中,在GHSV=60,000h-1条件下,1%Pd/Al-CeZrO4催化的NOx转化率在110～300℃的范围内达80%以上,且在整个活性温度区间(80～300℃)内均高于其他Pd负载量催化剂的转化率。在1O0～300℃的温度区间内,对比催化剂Pd/CeZrO4和Pd/Al-CeZrO4的H2-SCR性能,研究载体对催化活性的影响发现:Pd/CeZrO4的NOx转化率随温度升高呈“双峰型”趋势,而Pd/Al-CeZrO4的NOx转化率则持续保持在85%以上(110～300℃),催化反应活性得到显著改善,极大的拓宽了该催化剂在H2-SCR过程中的操作温度窗口。进一步在Pd/Al-CeZr04催化剂中加入金属Ni制备了 Pd-Ni/Al-CeZr04催化剂,其低温条件下(80～200 ℃)的N2选择性达到80%以上。XRD表征结果显示所合成的CeZrO4为立方相的固溶体,晶粒大小为4nm;A1的引入并未改变Al-CeZrO4的晶相,但晶粒大小进一步缩小为3nm。N2等温吸附实验结果显示,CeZrO4的比表面积达到109m2g-1;A1的引入,孔径分布向小孔径方向集中,比表面积显著增大,达到143 m2g-1。XRD图谱和TEM图片没有明显检测到Pd颗粒的存在,而ElementMapping结果显示Pd高度分散,且在HRTEM照片中发现衬度较高的黑点可能为Pd纳米团簇。进一步从元素Pd的XPS谱图中可知催化剂中Pd纳米颗粒为Pd0和PdOx的复合物。此外,通过H2脉冲化学吸附计算得Pd/Al-CeZrO4催化剂(115.3 m2g-1)金属Pd的活性比表面积大约为Pd/CeZrO4(68.9m2g-1)的两倍。基于CO、H2等温吸附结果计算得出的金属Pd的分散度和氢溢流强度均是Pd/Al-CeZrO4催化剂(76.6%和207.7%)远大于Pd/CeZrO4催化剂(39.3%和104.1%)。H2-TPD表征结果显示引入A1的催化剂吸附H2后起始脱附温度(200 ℃)高于不添加A1的催化剂(60 ℃),表明其吸附H2的能力更强。NO-TPD表征结果显示Pd/Al-CeZrC4催化剂表面吸附NO能力更强。进一步从元素O和Ce的XPS谱图及计算可以得到类似结论:Pd/CeZrO4、Pd/Al-CeZr04和Pd-Ni/Al-CeZrO4三个催化剂表面吸附态的氧的含量分别为 42.6%、69.0%和 70.3%,而 Ce3+的含量分别为 15.4%、25.0%和 26.7%,表明Pd/Al-CeZrO4和Pd-Ni/Al-CeZrO4催化剂更容易吸附氧和NO,氧化还原性更强。通过TPRS详细地研究了不同温度下的不同反应过程,进一步对反应路径进行了合理的假设。总之,本项目所开发Pd系列催化剂在H2-SCR过程中表现出良好的催化反应活性,极大地拓宽了该催化剂在H2-SCR过程中的操作温度窗口,展示出良好的工业化应用前景。