【摘 要】
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氮氧化物(NOx)作为严重的空气污染物之一,造成许多环境问题。NH3-SCR是目前最广泛使用的NOx有效控制手段。MnTi复合氧化物催化剂因其优异的低温脱硝潜力而被研究者广泛关注,借助新型有效方法优化MnTi复合氧化物理化性质进而提升脱硝性能值得深入研究。本文以MOFs材料的优异结构及理化性质为基础,尝试通过优化制备工艺条件一步合成MnTi双金属MOFs前驱体并衍生制备MnTi复合氧化物NH3-S
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氮氧化物(NOx)作为严重的空气污染物之一,造成许多环境问题。NH3-SCR是目前最广泛使用的NOx有效控制手段。MnTi复合氧化物催化剂因其优异的低温脱硝潜力而被研究者广泛关注,借助新型有效方法优化MnTi复合氧化物理化性质进而提升脱硝性能值得深入研究。本文以MOFs材料的优异结构及理化性质为基础,尝试通过优化制备工艺条件一步合成MnTi双金属MOFs前驱体并衍生制备MnTi复合氧化物NH3-SCR催化剂。借助一系列表征分析手段获取所制备催化剂的理化性质,探讨催化活性与结构性质之间的内在联系,厘清有机金属框架结构和原位引入活性中心方式对衍生催化剂NH3-SCR性能的影响,发展制备高性能MnTi低温脱硝催化剂新方法。具体研究内容和主要结论如下:(1)考察有机金属框架(MOFs)前驱体的结构对MnTi复合氧化物催化剂NH3-SCR性能的影响,相较于未成功合成MOFs前驱体所衍生的催化剂,具有良好MOFs结构所衍生的MnTi催化剂的NH3-SCR活性明显更具有优势,其中Mn1Ti9(H2BDC:M=3)催化剂因其MOFs前驱体晶格更加有序展现出更为优异的脱硝性能(150~360℃范围内NOx转化率达90%以上)。(2)尝试通过增加活性中心Mn比例提升催化剂低温SCR性能,研究发现Mn能否进入MOFs前驱体骨架结构对催化性能有显著影响。适量Mn引入,催化剂的低温活性进一步提升,而过量Mn引入则会使催化剂低温脱硝活性下降,适宜Mn/Ti比例不仅可以形成有机金属骨架结构分散活性中心,还可以较大程度发挥MnTi间协同作用,因此,衍生的MnTi复合氧化物催化剂具有较宽的温度窗口。(3)比较不同方法制备MnTi复合氧化物催化剂NH3-SCR性能,理解有机金属框架结构和原位引入活性中心方式对催化剂NH3-SCR性能提升的机制,结果表明,相较于机械混合与普通溶剂热法,以MOFs为前驱体原位组装Mn和Ti所衍生的催化剂表现出最为优异的脱硝活性,这与MOFs前驱体独特结构和构型赋予MnTi-I催化剂更大的比表面积,更加分散的活性位点以及更协调的Mn、Ti相互作用紧密相关。
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