啊灬啊灬啊灬快灬深视频无遮掩,一本大道东京热无码,四川绿帽人妻51分钟在线

▲第一作者：張志平；通訊作者：朱宇君

通訊單位：黑龍江大學(xué)

論文DOI：10.1016/j.apcatb.2020.119542

全文速覽

我們采用水熱和溶劑熱的方法分別合成了鈰鈦納米管和納米片催化劑，測試了催化劑在水和硫存在下的NH₃-SCR性能，結(jié)果表明，特殊形貌的鈰鈦催化劑在中低溫區(qū)間內(nèi)具備出色的催化活性。通過XRD、拉曼、氮?dú)馕矫摳?、SEM、TEM表征發(fā)現(xiàn)在高溫高壓條件下能夠強(qiáng)化鈰與鈦之間的相互作用，特殊的形貌有效的提高了催化劑的表面積，氧化鈰物種在催化劑表面分散很好。進(jìn)一步利用NH₃-TPD、H₂-TPR和XPS等手段研究了結(jié)構(gòu)對催化劑酸性、氧化還原性、表面元素組成以及化學(xué)吸附氧的影響。通過原位紅外測試揭示了催化劑表面酸分布和反應(yīng)機(jī)理。

背景介紹

氮氧化物污染對人類健康和生態(tài)環(huán)境的危害不言而喻，目前我國氮氧化物治理形勢依舊嚴(yán)峻。NH₃-SCR是當(dāng)前最為經(jīng)濟(jì)、先進(jìn)、高效的NO減排技術(shù)，SCR催化劑是該項技術(shù)的核心。工業(yè)應(yīng)用的V₂O₅-WO₃(MoO₃)/TiO₂催化劑體系工作溫窗在300-400 ^oC，高溫操作帶來了諸多問題，例如SO₂氧化為SO₃毒害催化劑、V物種脫落污染環(huán)境、N₂選擇性不高等。因此，人們渴望尋求一些環(huán)境友好的材料用于開發(fā)中低溫SCR催化劑。二氧化鈰是稀土催化材料的重要組成部分，它具有出色的氧化還原特性、高儲放氧能力和優(yōu)異的Ce³⁺/Ce⁴⁺轉(zhuǎn)換能力。近年來，鈰鈦NH₃-SCR催化劑得到了極大的關(guān)注。眾所周知，合成方法對催化劑的結(jié)構(gòu)和活性影響很大。以往的研究結(jié)果表明，具備特殊納米結(jié)構(gòu)的催化劑可以提供大的比表面積，這將有利于活性物種在表面的分散進(jìn)而提升催化活性。通過一定的合成策略制備具有特殊形貌的鈰鈦SCR催化劑是提高催化性能的一條重要思路。

本文亮點(diǎn)

我們提出了一種形貌可控鈰鈦SCR催化劑的合成策略，制備的鈰鈦納米管和納米片催化劑表現(xiàn)出優(yōu)異的脫硝性能。特殊的納米結(jié)構(gòu)增加了催化劑的比表面積，使之暴露更多活性位點(diǎn)。Ce³⁺物種有利于SCR反應(yīng)的進(jìn)行，布朗斯特酸對氨氣的吸附活化起主導(dǎo)作用。

圖文解析

▲圖1 （a）CeTiO_x納米顆粒的TEM圖像，（b）CeTiO_x納米管的TEM圖像，（c）CeTiO_x納米管的HRTEM圖像,（d-h）CeTiO_x納米管的元素mapping。

要點(diǎn)：以CeTiO_x納米顆粒為前驅(qū)體水熱合成CeTiO_x納米管（內(nèi)徑約3.80 nm，外徑約7.6 nm），mapping照片顯示所有元素均勻地分布在整個納米管中。

▲圖2 CeTiO_x納米顆粒和CeTiO_x納米管的N₂吸附-脫附曲線和孔徑分布。

要點(diǎn)：對于CeTiO_x納米顆粒，可以觀察到典型的具有H1型遲滯環(huán)的IV等溫線，表明存在均勻的介孔結(jié)構(gòu)，這是由于顆粒的堆積而引起的。然而，CeTiO_x納米管，可以觀察到典型的具有H3型遲滯環(huán)的IV等溫線，這通常與納米片卷曲所引起的縫隙狀孔道特性有關(guān)。與CeTiO_x納米顆粒相比，CeTiO_x納米管具有更高的BET表面積（323 m²/g）。

▲圖3 CeTiO_x納米顆粒和CeTiO_x納米管的H₂-TPR曲線。

要點(diǎn)：由于鈰和鈦氧化物之間的強(qiáng)相互作用，納米管的形成可以增加更多的表面活性氧物種并增強(qiáng)CeTiO_x納米管催化劑的晶格氧遷移率。

▲圖4 CeTiO_x納米顆粒和CeTiO_x納米管的NH₃-SCR催化性能。

要點(diǎn)：CeTiO_x納米管催化劑表現(xiàn)出更高的低溫SCR活性，在180-390 ^oC的溫度范圍內(nèi)可獲得98％以上的NO轉(zhuǎn)化率，納米管的形成改善了催化劑對SO₂和H₂O毒害的抵抗能力。

▲圖5CeTiO_x納米顆粒和CeTiO_x納米管的NH₃吸附原位紅外。

要點(diǎn)：對于布朗斯特酸性位點(diǎn)上吸附的NH₄⁺物種的信號強(qiáng)度，CeTiO_x納米管要比CeTiO_x納米顆粒強(qiáng)得多。結(jié)合NH₃-TPD結(jié)果，我們計算了催化劑表面的布朗斯特酸和路易斯酸的酸量，發(fā)現(xiàn)納米管結(jié)構(gòu)的鈰鈦催化劑可以提供更多的布朗斯特酸性位點(diǎn)。

▲圖6 CeTiO_x納米片催化劑的TEM照片。

要點(diǎn)：我們使用溶劑熱方法合成了由納米片堆積而成的棒狀結(jié)構(gòu)，TEM照片清楚地顯示了CeO₂和TiO₂的晶面交界，這類微觀結(jié)構(gòu)的存在能夠增強(qiáng)Ce與Ti之間的相互作用。

▲圖7 不同Ce含量CeTiO_x納米片催化劑的NH₃-SCR性能。

要點(diǎn)：Ce_0.21TiO_x催化劑的低溫脫硝性能最好，繼續(xù)提高Ce含量可能會引起Ce物種團(tuán)聚，TOF結(jié)果表明，Ce含量最高的催化劑對Ce的利用率是較低的。

▲圖8 不同Ce含量CeTiO_x納米片催化劑NH3吸附原位紅外以及表面酸分布。

要點(diǎn)：改變Ce含量對表面布朗斯特酸和路易斯酸的比例有影響，布朗斯特酸含量高對于催化活性的提高是有利的。

總結(jié)與展望

低溫SCR技術(shù)是減少NO排放的重要手段。學(xué)術(shù)界和工業(yè)領(lǐng)域的研究人員正在努力開發(fā)可在250 ^oC甚至更低溫度下工作的低溫催化劑。其中，使用二氧化鈰充當(dāng)NH₃-SCR催化劑的主要活性物質(zhì)得到越來越多的研究。二氧化鈰可以促進(jìn)NO的吸附并加速NO氧化為NO₂或亞硝酸鹽，從而促進(jìn)“快速SCR”反應(yīng)。鈰鈦催化劑的性能高度依賴于其結(jié)構(gòu)，為了獲得高活性，需要具有高表面積，特殊多孔結(jié)構(gòu)和可控形態(tài)的催化劑。我們利用水熱或溶劑熱方法帶來的高溫高壓環(huán)境原位地將鈰與鈦結(jié)合在一起，完美地控制了催化劑的微觀形貌，調(diào)控了其化學(xué)性質(zhì)，使用這樣的合成策略制備了一系列性能優(yōu)異的低溫鈰鈦SCR催化劑。這種原位合成策略可以加強(qiáng)各組分間的相互作用，對于應(yīng)用和理解催化反應(yīng)過程具有借鑒參考意義。未來的研究應(yīng)更多地集中在具有可控結(jié)構(gòu)和形態(tài)的鈰鈦基SCR催化劑的制備上。此外，引入過渡金屬，調(diào)控活性組分比例可能會改變活性物種的化學(xué)和氧化還原特征并產(chǎn)生新的活性位點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1] Zhang Z, Li R, Wang M, et al. Two steps synthesis of CeTiOx oxides nanotube catalyst: Enhanced activity, resistance of SO2 and H2O for low temperature NH3-SCR of NOx [J] Applied Catalysis B: Environmental, 2021, 282: 119542.

[2] Zhao X, Ma S, Li Z, et al. Synthesis of CenTiOx flakes with hierarchical structure and its enhanced activity for selective catalytic reduction of NOx with NH3 [J] Chemical Engineering Journal, 2020, 392: 123801.

課題組介紹

朱宇君，教授，博士生導(dǎo)師，2005年獲得中國科學(xué)院研究生院理學(xué)博士學(xué)位。主要從事能源環(huán)境領(lǐng)域催化材料的研究。中國能源學(xué)會能源與催化專業(yè)委員會委員，環(huán)境催化與環(huán)境材料學(xué)術(shù)會議委員會委員。2010年獲國家留學(xué)基金A類資助，于2011-2012年在美國University of California，Riverside作為國家公派訪問學(xué)者訪學(xué)。現(xiàn)任黑龍江大學(xué)化學(xué)化工與材料學(xué)院化學(xué)系系主任。功能無機(jī)材料化學(xué)教育部教育部重點(diǎn)實驗室骨干成員，環(huán)境催化研究組組長。主持在研和完成國家和省部級項目4項，廳級項目3項。2010年入選黑龍江省高校新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計劃，獲得考核結(jié)果優(yōu)秀并給予后期延續(xù)資助；黑龍江大學(xué)高層次人才（創(chuàng)新團(tuán)隊）支持計劃。近年，以第一發(fā)明人申請發(fā)明專利19項，已授權(quán)11項。在Applied Catalysis B: Environmental，Journal of Catalysis，Chemical Engineering Journal，ACS Applied Materials & Interfaces，Applied Catalysis A: General，Catalysis Science & Technology，ChemCatChem等高水平催化期刊發(fā)表SCI收錄學(xué)術(shù)論文60余篇。H指數(shù)為22，擔(dān)任ACS Catalysis，Applied Catalysis B: Environmental，Journal of Catalysis，Chemical Engineering Journal等四十余種國際期刊審稿人。

研之成理

日韩不卡在线观看视频不卡,国产亚洲人成A在线V网站,处破女八a片60钟粉嫩,日日噜噜夜夜狠狠va视频