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FESE | 前沿研究:红泥浆SCR催化剂酸预处理的精确调控——靶向优化酸度和还原性
发布时间: 来源: 高教学术公众号

  原文链接(点击“阅读原文”直接获取)

  https://journal.hep.com.cn/fese/EN/10.1007/s1178-021-1447-x

  文章出版:Front. Environ. Sci. Eng. 2022, 16(7): 88

原文信息

  题目:

  Precise regulation of acid pretreatment for red mud SCR catalyst: Targeting on optimizing the acidity and reducibility

  作者:

  Xiang Zhang 1*, Yue Xuan 1*, Bin Wang1, Chuan Gao1, Shengli Niu1, Gaiju Zhao4, Dong Wang (✉)1,2, Junhua Li3, Chunmei Lu1, John C. Crittenden2

  作者单位:

  1 Shandong University, China

  2 Georgia Institute of Technology, USA

  3 Tsinghua University, China

  4 Qilu University of Technology (Shandong Academy of Sciences), China

  通讯作者邮箱:

  dwang473@gatech.edu

  关键词:

  Air pollution control(空气污染控制);

  Nitrogen oxides(氮氧化物);

  Selective catalytic reduction(选择性催化还原);

  Red mud(红泥);

  Solid waste utilization(固体废物利用)

文章亮点

  • 通过调整酸预处理方法,获得了最佳的SCR活性;

  • 优化后的催化剂显示NOx转化率在90%以上;

  •Al-O3-Fe对氨和NO的吸附能力均强于Fe-O3-Fe;

  • 铁铝榴石的形成消耗了Fe3+和Al3+并削弱了它们的相互作用。

文章简介

  可控硅反应的关键是脱碱化,其可提高红泥浆的酸度和还原性。本文研究了调节酸预处理(脱氢化)过程,实现对活性位点化学状态的定向控制。预处理终点用稀释的硝酸控制在pH值为3-5。当红泥的pH值分别为3和5(CRM-3和CRM-5)时,活化催化剂在275℃-475℃下的NOx转化率在90%以上。由于高初始反应速率、Ce3+/(Ce3++Ce4+)比值和表面酸度,使得CRM-5催化剂SCR性能优异。同时,在CRM-3表面有更多的Fe3+,提高了氨的吸附性能。在CRM-5和CRM-3催化剂中,Al和Fe之间均有较强的相互作用。DFT结果表明,Al-O3-Fe对氨和NO的吸附能力强于Fe-O3-Fe,提高了催化剂的NOx转化率。而在CRM-4中形成过程中消耗了部分Fe3+和Al3+,使得Al与Fe的相互作用减弱。此外,由于在催化剂表面沉积的甘露醇覆盖了活性位点,从而导致NH3-SCR活性降低。

文章摘要图

编委点评

  本研究通过对一系列CMR催化剂进行了预处理,使得这些催化剂具有良好的SCR活性。经过实验和理论计算,讨论了不同酸预处理工艺的影响。并对其改性机理进行了探讨。酸预处理催化剂(CRM-3、CRM-4和CRM-5)的SCR活性高于水洗处理催化剂(CRM-W),在325℃下,酸预处理催化剂的NOx转化率接近100%,而CRM-W催化剂的NOx转化率仅为78%。相关研究可为SCR催化剂的制备提供一定理论依据。

  编者 | 于岱鑫

  点评 | 吕剑

致  谢

  吕剑,中国科学院烟台海岸带研究所研究员,FESE青年编委。主攻海岸带区域污染控制与清洁生产,系统开展了近海及海岸带水资源保护与可持续利用的研究工作。国家“蓝色粮仓科技创新”重大专项总体专家组专家,迄今已发表学术论文100余篇,其中以第一/通讯作者在环境领域重要期刊上发表SCI论文80余篇,以第一发明人获授权海岸带水资源保护及可持续利用方面的核心技术发明专利18项。研究成果获省部级奖2项,市级一等奖1项。主持国家自然科学基金项目、中科院百人计划项目、泰山学者工程专项、中科院STS区域重点项目等科研项目10余项。个人主页:http://ir.yic.ac.cn/profile/jlu

  于岱鑫,男,25岁,哈尔滨工程大学2021级材料与化工专业硕士生,导师为武君教授和吕剑研究员,研究方向为多孔复合材料光催化降解水中污染物。

期刊简介

《前沿》系列英文学术期刊

  由教育部主管、高等教育出版社主办的《前沿》(Frontiers)系列英文学术期刊,于2006年正式创刊,以网络版和印刷版向全球发行。系列期刊包括基础科学、生命科学、工程技术和人文社会科学四个主题,是我国覆盖学科最广泛的英文学术期刊群,其中13种被SCI收录,其他也被A&HCI、Ei、MEDLINE或相应学科国际权威检索系统收录,具有一定的国际学术影响力。系列期刊采用在线优先出版方式,保证文章以最快速度发表。

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责任编辑:施惠文

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