研究论文
胡晴,赵玲,张浩龙,段曌,白依静,袁海洋,郭怀成.金属有机骨架材料MOF-5利用C3H6选择性催化还原NO的研究[J].环境科学学报,2020,40(3):819-826
金属有机骨架材料MOF-5利用C3H6选择性催化还原NO的研究
- Study on the selective catalytic reduction of NO by C3H6 with metal organic material MOF-5
- 基金项目:国家重点研发计划(No.2018YFC0213600)
- 胡晴
- 北京大学环境科学与工程学院, 北京 100871
- 赵玲
- 内蒙古大学生态与环境学院, 呼和浩特 010021
- 张浩龙
- 内蒙古大学生态与环境学院, 呼和浩特 010021
- 段曌
- 内蒙古大学生态与环境学院, 呼和浩特 010021
- 白依静
- 内蒙古大学生态与环境学院, 呼和浩特 010021
- 袁海洋
- 内蒙古大学生态与环境学院, 呼和浩特 010021
- 郭怀成
- 北京大学环境科学与工程学院, 北京 100871
- 摘要:采用溶剂热法在不同温度(120、150、180℃)、不同时间(12、24、48 h)条件下制备MOF-5催化剂,利用热重分析仪(TG)、X射线衍射仪(XRD)、傅立叶红外光谱仪(FT-IR)对其进行表征,研究不同条件下MOF-5样品的水热稳定性及特征官能团、化学键等指标.结果表明,利用溶剂热法制备的MOF-5样品稳定性良好,390℃结构开始坍塌.对比FT-IR、XRD等表征结果,选择图线形状最好、出峰位置最多的120℃、24 h条件下的MOF-5样品作为载体,对其进行了Cu的负载,负载量依次为1%、3%、5%.根据TG曲线,选择在MOF-5维持稳定结构、同时与尾气排放环境中的温度较为接近的350℃作为反应温度,利用傅立叶原位红外技术考察不同负载量的Cu-MOF-5在不同温度条件下对NO吸附能力大小、吸附过程中间物的变化情况,初步研究以C3H6作为还原剂时的富氧HC-SCR反应的机理.根据原位红外反应结果看出,NO3-、—CNO、—CN是重要的中间产物,且以3% Cu负载量的催化剂中间产物变化最为丰富,催化效果最优.
- Abstract:MOF-5 catalyst was prepared by solvothermal method at different temperature and time conditions. It was characterized using thermogravimetric analyzer (TG), X-ray diffractometer (XRD) and Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR). The prepared MOF-5 catalyst showed well hydrothermal stability. Their structure began to collapse at 390℃. Compared with FT-IR and XRD results, MOF-5 samples with the best shape and the most peak position were selected as the carrier at 120℃ and 24 hours. The Cu loading was 1%, 3% and 5% respectively. According to the TG curve, 350℃ is selected as the reaction temperature. Fourier in situ infrared technology is used to investigate the adsorption capacity of Cu-MOF-5 with different loading amount under different temperature conditions. C3H6 is regard as the reducing agent for the oxygen rich HC-SCR reaction. Furthermore, in situ FTIR experiments revealed that NO3-, -CNO, -CN are important intermediates. It is demonstrated that 3% Cu-MOF-5 exhibited the most abundant intermediates and the best catalytic activity.