原位红外研究钛基催化剂的低温NH3-SCR反应机理及抗水抗硫性能

The 13th Five-Year Plan period, air pollution control and improvement caused by nitrogen oxides, the task is still arduous. The selective catalytic reduction NOx technology can be considered as one of the most effective and economical alternatives for the abatement of NOx. When we generalised the technology, the low-temperature activity, reversible water, resistance sulfur and thermal stability are important factors for successful business applications. The preliminary study shows that TiO2 based composite oxide catalysts showed great advantages of reversible poisoning and good catalytic activity for the abatement of atmospheric pollutant. In this project, metal doping TiO2 based composite oxide catalysts are characterized and tested on NO removal reaction. Special attention is paid to support structure, the state of surface active species and the low temperature activity of catalysts in NO removal reaction (NO+NH3+O2). Combined with the in situ DRIFTS characterization, quasi in situ XPS technology, quasi in situ EPR technology, and theoretical calculations, deep discussing the catalytic reaction mechanism and the H2O/SO2 durability. The project is supposed to provide theoretical and experimental evidence for design and development of economical and practical catalysts for NO elimination.

“十三五”期间，治理和改善由氮氧化物造成的大气污染，任务依然艰巨。选择性催化还原NOx技术是去除NOx最有效的途径之一。但在推广催化消除NOx技术时，其低温活性、抗水抗硫性能和高温热稳定性，能否有效提高是成功商业应用的重要因素。初步研究表明，利用钛基复合氧化物催化剂在大气污染物消除方面主要表现为抗中毒和较高的催化活性等优点。本项目拟以金属掺杂钛基复合氧化物催化剂的表征及其对NO消除性能为研究对象，系统考察此类催化剂载体结构、活性组分状态和在NO消除（NO+NH3+O2）反应中的低温催化活性，结合原位漫反射红外、准原位XPS、准原位EPR和理论计算，深入探讨此类催化剂的低温反应机理及抗水抗硫性能，为设计开发经济实用的NOx消除催化剂提供有利的基础参考和实验依据。

NOx已成为我国今后一段时间内的减排重点。催化消除NOx一直是环境催化领域的研究热点，对于如何提高催化剂的低温活性、高温稳定性和抗水抗硫性能是推广催化消除NOx技术的重要因素。本项目针对商用的二氧化钛基复合氧化物在NO消除催化方面的独特性能，希望通过研究钛基催化剂在环境领域中的催化作用，推进环境保护技术的进步，为国民经济发展做出贡献。研究表明，钛基催化剂在大气分子污染物消除方面主要表现为热稳定性高、抗中毒和低温活性好等。同时，采用原位技术探究了催化剂在反应过程中的反应机理，为催化剂的设计提供了理论参考。另外，在研究中发现铈基催化剂对NO和CO的消除有很好的活性，我们也系统考察此催化剂的制备规律、表面活性组分的结构及其在NO、CO的消除催化活性的关系，为设计开发经济实用的多功能催化剂提供基础参考，并针对我国特色工业研发出经济、适用、高效的催化剂产品。项目资助发表SCI论文35篇，待发表论文5篇，授权发明专利1件。培养博士生1名，预计2023年毕业。硕士生5名，已取得硕士学位。项目投入经费是38万，支出31.8493万元，各项支出基本与预算相符。剩余经费6.1507万元，剩余经费计划用于本项目研究后续支出。