铁磷酸铝分子筛在催化甲烷还原N_2O反应中的催化性能及其活性位研究

【摘要】： N_2O不仅具有强大的温室效应,同时还会严重破坏臭氧层,是大气中不可忽视的污染物。工业革命以来,大气中N_2O的浓度呈逐年上升的趋势。因此,研究如何有效脱除工业废气中的N_2O已成为保护环境和可持续发展的重大任务之一。在诸多N_2O的脱除方法中,甲烷还原法由于其独特的优点和良好的应用价值而受到国内外研究人员的广泛关注。 目前,已经开发的用于甲烷还原脱除N_2O的催化剂贵金属用量较大,成本较高;在高温水蒸气条件下容易失活,水热稳定性差。由于分子筛在众多领域都有着广泛的应用,开展有关分子筛合成及应用的研究具有重要的意义。杂原子取代的磷酸铝分子筛(M-AlPO-5)由于其独特的孔道结构和功能各异的骨架位杂原子,是诸多反应的良好催化剂。本论文主要研究了铁磷酸铝分子筛在甲烷还原N_2O反应中的催化性能和活性位分布;在此基础之上对铁磷酸铝分子筛的改性进行了探索。论文的主要内容如下: (1)应用水热法制备不同Fe含量的FeAlPO-5催化剂,活性考评证明FeAlPO-5催化剂具有较高的低温活性。通过一系列的表征手段来解释考评结果,寻找催化剂的活性位与催化性能的关系。得到如下结果:水热法制备的FeAlPO-5催化剂具有典型的AlPO-5分子筛结构;Fe含量对催化剂的活性及催化剂中Fe物种的分布有较大影响。 (2)通过不同制备方法得到相同Fe含量的铁磷酸铝催化剂,表现出不同的催化活性和稳定性。以硝酸铁为前躯体,由水热法制得的铁磷酸铝分子筛,表现出较高的催化活性;并且在富氧和水蒸气条件下仍能保持较好的稳定性。结合XRD、FTIR、BET、UV-Vis、和H_2-TPR等表征,得到如下结果:不同制备方法得到相同Fe含量的铁磷酸铝催化剂表现出不同的催化活性和稳定性,原因在于不同制备方法得到的催化剂中Fe活性位的分布和状态存在差异。 (3)为了提高催化剂的低温活性,本文通过浸渍法在活性较高的铁磷酸铝分子筛催化剂上负载一些具有低温活性的贵金属组分(Ag和Pd),以达到进一步提高催化剂的活性,降低反应温度的目的。研究结果证明负载少量的Pd就能明显提高催化剂的活性。 【关键词】：FeAlPO-5 氧化亚氮 还原 活性位 甲烷 改性
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：O643.36
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-9
• 目录9-12
• 前言12-14
• 第1章 文献综述14-31
• 1.1 N_2O的环境效应14-15
• 1.2 N_2O的脱除方法15-21
• 1.2.1 热分解法15
• 1.2.2 催化直接分解法15-19
• 1.2.2.1 贵金属催化剂16
• 1.2.2.2 金属氧化物催化剂16-18
• 1.2.2.3 金属离子改性的分子筛催化剂18-19
• 1.2.3 非选择性催化还原法19
• 1.2.4 选择性催化还原法(SCR)19-21
• 1.2.4.1 NH_3选择性催化还原法(NH_3-SCR)19-20
• 1.2.4.2 烃类选择性催化还原法20-21
• 1.3 CH_4选择性催化还原N_2O的研究进展21-24
• 1.3.1 CH_4选择性催化还原N_2O的应用前景21
• 1.3.2 CH_4选择性催化还原法N_2O的催化剂21-22
• 1.3.3 CH_4选择性催化还原法N_2O的反应机理22-23
• 1.3.4 本文目标分子筛的选择23-24
• 1.4 铁磷酸铝分子筛24-28
• 1.4.1 AlPO-5分子筛的发展24
• 1.4.2 铁磷酸铝分子筛的制备方法24-25
• 1.4.3 铁磷酸铝分子筛的应用25
• 1.4.4 铁磷酸铝分子筛的表征25-28
• 1.4.4.1 Fe物种进入分子筛骨架的表征26-27
• 1.4.4.2 铁磷酸铝分子筛中Fe物种的表征27-28
• 1.5 铁磷酸铝分子筛的贵金属改性28-29
• 1.5.1 改性的原因28
• 1.5.2 含Fe催化剂的贵金属改性研究进展28-29
• 1.6 文献小结及本文研究内容29-31
• 1.6.1 文献小结29-30
• 1.6.2 本论文主要研究内容30-31
• 第2章 实验部分31-39
• 2.1 仪器与试剂31-32
• 2.1.1 化学试剂31-32
• 2.1.2 实验仪器32
• 2.2 催化剂的制备32-33
• 2.3 催化剂的性能考评33-35
• 2.3.1 催化剂性能考评装置33-34
• 2.3.2 催化剂性能考评条件34
• 2.3.3 实验操作步骤34-35
• 2.4 反应产物的分析以及数据处理35-36
• 2.4.1 反应产物的测定35-36
• 2.4.2 转化率的计算36
• 2.5 催化剂的表征36-39
• 第3章 Fe含量对FeAlPO-5的催化性能及活性位的影响39-50
• 3.1 引言39
• 3.2 实验设计39
• 3.3 实验结果与讨论39-48
• 3.3.1 催化剂的考评结果39-42
• 3.3.2 催化剂的表征结果42-48
• 3.3.2.1 X-射线粉末衍射(XRD)42-43
• 3.3.2.2 傅立叶变换红外光谱(FT-IR)43-44
• 3.3.2.3 催化剂的组成和孔分析44-46
• 3.3.2.4 紫外可见漫反射光谱(UV-Vis-DRS)46-48
• 3.4 本章小结48-50
• 第4章 制备方法对铁磷酸铝分子筛催化剂性能和活性位的影响研究50-63
• 4.1 引言50
• 4.2 考评装置与反应条件50
• 4.3 结果与讨论50-62
• 4.3.1 不同制备方法催化剂的催化活性50-51
• 4.3.2 不同制备方法催化剂的抗水抗氧性能51-53
• 4.3.3 不同制备方法催化剂的稳定性53-54
• 4.3.4 催化剂的表征54-62
• 4.3.4.1 X射线粉末衍射(XRD)54-55
• 4.3.4.2 傅立叶变换红外光谱(FT-IR)55-56
• 4.3.4.3 催化剂的组成和孔分析56-57
• 4.3.4.4 紫外可见漫反射光谱(UV-Vis-DRS)57-60
• 4.3.4.5 程序升温还原(H_2-TPR)60-61
• 4.3.4.6 电子顺磁共振方法61-62
• 4.4 本章小结62-63
• 第5章 FeAlPO-5催化剂的改性探索63-71
• 5.1 前言63
• 5.2 实验设计63
• 5.3 结果与讨论63-70
• 5.3.1 负载型催化剂的性能考评结果63-66
• 5.3.2 催化剂的表征及分析66-70
• 5.3.2.1 X-射线粉末衍射(XRD)66-67
• 5.3.2.2 傅立叶变换红外光谱(FT-IR)67
• 5.3.2.3 孔分析67-69
• 5.3.2.4 程序升温还原(H_2-TPR)69-70
• 5.4 本章小结70-71
• 第6章 结论与展望71-73
• 6.1 结论71-72
• 6.2 展望72-73
• 参考文献73-79
• 附录79-80
• 本文中英文对照表80

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

国内天然气汽车技术及发展方向探索    张燕平;詹淑慧;

汽车尾气净化催化剂的现状与发展    王乐夫,纪红兵

Ag/Al_2O_3催化剂还原NO性能的研究    宁平,黄建洪,罗永明,赵宾

N_2O分解催化剂的制备    李宁;

苯直接羟基化制苯酚研究进展    任永利,王莅,张香文

杂原子ZSM-48型分子筛研究——Ⅲ.杂原子存在状态    焦庆祝,庞文琴

Co-M(M=La,Ce,Fe,Mn,Cu,Cr)复合金属氧化物催化分解N_2O    薛莉;贺泓;

影响汽油机车辆冷启动排放的因素及改进措施    张素宁,杨润生,赵锦成

M-HMS的合成、表征及在苯酚羟化反应中的催化性能    金向军,李晓萍,门勇,肖德海,李静,杨向光,吴越

正交实验法优化壬二酸合成条件及反应机理    史春薇;王永臣;陈烨璞;

含锗微孔化合物研究进展    董克满,焦庆祝,陈伟,张淑芹,杨臣

铈在六方介孔氧化硅中的液相移植及原子荧光特性    张珍容;万隆;刘宣勇;张世英;

γ-Al_2O_3负载铜锌氧化物催化剂的N2O催化分解性能    李敏;李翠清;张元礼;王虹;宋永吉;

液化天然气公交汽车运行考核软件设计研究    姚海峰;何林;胡翔成;

城际LNG客车经济性研究    刘为;

含铁系元素的EU-1分子筛的水热晶化动力学    杨冬花;石宝宝;王新波;武正簧;刘霞;窦涛;

改性SCR催化剂对逃逸氨的催化分解作用    陈万苗;刘庆航;杨昌涛;瞿赞;杨士建;谢江坤;晏乃强;

泡沫铝负载钌基催化剂应用于N_2O的低温催化分解研究    宗玥;李孟丽;杨晓龙;吕志凤;刘蕊;宋承立;胡斌;

N_2O直接分解催化剂的研究进展    赵晓旭;程党国;陈丰秋;詹晓力;

碱金属及碱土金属对钴铈复合氧化物催化剂催化N_2O分解的影响    薛莉;刘畅;贺泓;

铈基复合氧化物的制备及对甲烷和CO氧化反应的催化性能研究    乔东升

气氛对煤燃烧和SO_2/NO_x迁移的机理及动力学特性影响的研究    周家平

Ti-MCM-41分子筛的合成、改性及其催化酯交换反应性能的研究    史芸

固体电解质膜反应器中的选择氧化反应    蔡睿

掺杂过渡金属的MCM-41介孔分子筛的制备、表征及其对CO_2乙烷氧化脱氢制乙烯的研究    李亚男

瞬态信号的符号化分析及其工程应用    李碧琼

活性炭载铁催化剂上几种典型芳烃一步羟基化反应研究    钟永科

NiAPSO-34分子筛合成、表征及其催化乙醇脱水制乙烯反应性能的研究    张宪

新能源汽车技术经济综合评价及其发展策略研究    阮娴静

沸石分子筛催化分解N_2O的研究    刘宁

二氯苯酚羧化的Kolbe-Schmitt反应机理研究    蒋亦文

铜基催化剂选择催化氧化氨性能研究    梁春霞

Al-Free Sn-Beta分子筛的制备、表征及其在Beayer-Villiger催化氧化中的性能研究    李培

铈基复合氧化物上甲烷和一氧化碳催化氧化性能的研究    卞小燕

Fe-Mn复合金属氧化物催化剂低温SCR脱除NO_x研究    钟标城

La_（1-X）Ce_XMnO_3纳米粉体的制备及净化CNG汽车尾气的活性研究    陈海峰

辽阳石化己二酸生产中N_2O减排技术应用研究    程火生

Pd和Ag修饰Co_3O_4纳米线的制备及其电化学性能    程琳

分子筛催化剂催化几种典型芳烃的羟基化反应研究    刘中洁

稀土修饰Cr/Al_2O_3催化剂的制备及其催化苯直接羟基化为苯酚的动力学研究    王程星

PdCl_2－CuCl_2／海泡石催化剂对苯一步氧化法制苯酚的催化作用    曹声春,杨礼嫦,黄孟光

铁－铜－锰氧化物／海泡石催化剂对苯羟基化为苯酚的催化作用    曹声春，黄孟光，李克，杜兴军

TS－1分子筛催化苯羟基化反应    高焕新,李树本

类水滑石复合产物催化消除氮氧化物的研究进展    王立秋,张守臣,刘长厚

苯液相一步法合成苯酚催化剂研究    曹声春,黄孟光,谭本祝,黄亚侬,陈建芳

芬顿试剂羟基化苯制苯酚反应的研究进展    姜恒,宫红

Fe_2O_3-La_2O_3/HZSM-5苯羟基化为苯酚催化剂研究    曾金龙,傅锦坤,许翩翩,沈若范

负载型铁基复合金属氧化物对苯直接羟基化反应催化作用的研究    张信芳,张敬畅,张天巧

中外发展燃气汽车相关优惠政策比较    施红星,杜宏云

Fe~(3+)-732树脂催化剂对苯羟化合成苯酚的催化作用    陈建芳,曹声春,谭本祝

F-T合成铁催化剂上的配位催化作用    张鸿斌;蔡启瑞;

铁基催化剂F－T合成产物分布ASF曲线正偏差探讨    刘忠文，张志新，周敬来

丙烷氧化脱氢VMgO催化剂活性位的研究    方智敏,翁维正,万惠霖,蔡启瑞

O_2和CO表面催化反应的活性位分布模型    王泽新,蔡梅超,贾红英,刁兆玉

常温(低温)CO氧化反应纳米金催化剂的研究    吴树新;尹燕华;秦永宁;

固定床活性炭脱硫动态传质过程分析    刘义;

利用傅立叶红外光谱和X射线衍射技术分析活性焦脱硫活性吸附位    李晓波;黄建华;姜小莹;游红伟;

动态中毒法测定吸附和表面反应速率和活性中心性质    陈诵英

NiO／SiO_2－Al_2O_3超细催化剂上CO氧化反应的研究    王远洋,孙予罕,高荫本,任杰,陈诵英,李哲

Pd/Al_2O_3表面上活性位性质及其与加氢反应动力学参数间的关系    陈诵英

乙烷选择氧化钒系高分散隔离活性位催化剂的研究    赵震;徐春明;段爱军;张哲;王宏宣;

醇气相氧化催化剂Au/Ni-fiber活性位Ni_2O_3-Au~+协同作用的光谱解释    赵国锋;胡焕云;张硕;路勇;

MnO_X-CuO-CeO_2催化剂的表征及CO选择性氧化性能研究    李静;周仁贤;

对负载型金催化剂上丙烯气相环氧化催化反应的新认识    汤丁亮;卢新宁;杨宏伟;袁友珠;

固氮酶的理论模拟研究    曹泽星;张乾二;

原位拉曼光谱研究Fe/ZSM-5催化剂上N_2O分解的活性位及其反应机理    夏海岸;孙科强;刘志敏;孙科举;范峰滔;冯兆池;应品良;李灿;

Fe/ZSM-5上活性位和活性氧物种的拉曼光谱表征    夏海岸;冯兆池;孙科强;孙科举;范峰滔;李灿;

多级有序纳米分子筛催化和功能材料的构筑和功能化    唐颐;

直接甲醇燃料电池阳极PtRu／C催化剂上甲醇吸附氧化过程的研究    王琪;孙公权;汪国雄;王汉春;孙世刚;辛勤;

有序介孔结构催化剂的设计及应用于水介质清洁有机合成    李和兴;

可构建新药先导化合物Orf2酶成功分离    

美成功分离可构建新药先导化合物的新酶    于杰

乙苯脱氢制苯乙烯升级现曙光    记者 姚耀

我科学家在全球率先制备出单原子铂催化剂    记者 李大庆

我制出单原子铂催化剂    李大庆

SBA-15负载的钴、钌费—托合成催化剂结构及性能的研究    熊海峰

钴基催化剂上烃类选择催化还原氮氧化物反应机制研究    陈晓梅

介孔氧化铝和金属纤维负载金催化剂催化醇分子氧氧化的醛酮绿色合成研究    赵国锋

丙烯聚合反应器与过程模型化研究    冯连芳

钛硅分子筛TS-1催化环己酮氨肟化过程分析    张向京

改性处理活性炭纤维吸附氧化脱除SO_2/NO_X/Hg的研究    许绿丝

纳米介孔催化材料的组装构建及其应用研究    张昉

多组分甲烷氧化偶联催化剂活性位及反应机理研究    郑雯

镍基催化剂上CH_4/CO_2重整反应的动力学研究    崔月华

贫燃条件下Fe-Mo/ZSM-5催化剂上氮氧化物的选择性催化还原研究    李哲

原位红外光谱法研究纳米MO_2（M=Ti, Si）光解气相乙醇    陈好

表面吸附和动力学模拟    蔡梅超

气相氟化合成HFC-134a的CrO_x-Y_2O_3催化剂的表征与性能研究    何军

铁磷酸铝分子筛在催化甲烷还原N_2O反应中的催化性能及其活性位研究    赵晓旭

钼基金属氧化物催化剂在丙烷氧化脱氢反应中的活性位研究    王宇光

丙烷在Ga_2O_3(100)表面脱氢反应机理的理论研究    刘艳

钼基分子筛加氢脱硫催化剂的研制    闫双

乙烯气相聚合过程的模型化    王校铮

渣油加氢催化剂表征及失活行为的研究    马飞飞

PdO-CeO_2催化剂上CO和CH_4氧化反应活性位的研究    孟涟