金屬有機(jī)骨架材料MOF-74的制備及低溫SCR脫硝性能研究.pdf

1、氮氧化物(NOx)是大氣中的主要污染物之一，對(duì)人類健康和環(huán)境安全危害極大，我國(guó) NOx主要來(lái)源于火電廠，因此火電廠脫硝極其重要。NH3選擇性催化還原(NH3-SCR)法是被廣泛使用的脫硝技術(shù)。近年來(lái)開(kāi)發(fā)新型高性能低溫脫硝催化劑引起研究者的廣泛關(guān)注。金屬有機(jī)骨架材料(MOF)具有比表面積大，孔具有規(guī)律性且無(wú)死體積，孔隙率高，骨架牢固，金屬含量較高，金屬位完全暴露且高度分散和均一等優(yōu)點(diǎn)，可以作為潛在的高性能低溫SCR脫硝催化劑。本文選擇具有

2、配位不飽和金屬位的M-MOF-74(M=Mn,Co)作為低溫SCR反應(yīng)的催化劑進(jìn)行探索性研究。
　　本文首先對(duì)M-MOF-74(M=Mn,Co)的制備方法進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)在水熱反應(yīng)溫度為100、120、135和150℃時(shí)，均可制備得到具有完整晶體結(jié)構(gòu)的Co-MOF-74，且100℃條件下制備的產(chǎn)品擁有最高的比表面積和孔容。在水熱反應(yīng)溫度為135℃時(shí)，可制得具有完整晶體結(jié)構(gòu)的Mn-MOF-74。穩(wěn)定性試驗(yàn)表明上述MOF材料在低溫SC

3、R反應(yīng)環(huán)境下可有效地保持MOF結(jié)構(gòu)的完整性。
　　本文研究了M-MOF-74(M=Mn,Co)中的配位不飽和金屬位作為催化活性中心的特殊性質(zhì)，考察了MOF催化材料對(duì)低溫SCR過(guò)程的影響。研究結(jié)果表明，金屬在MOF-74和傳統(tǒng)金屬氧化物中表現(xiàn)出明顯性質(zhì)差異：Mn在MOF-74中對(duì)NO的吸附和活化能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于Mn3O4和MnO2，這一特點(diǎn)可以影響NO的吸附和活化這一SCR過(guò)程的關(guān)鍵步驟，促使其機(jī)理由E-R機(jī)理向L-H機(jī)理轉(zhuǎn)變；對(duì)Co和

4、Mn在 MOF-74中對(duì)NO和NH3吸附和活化過(guò)程的研究結(jié)果表明，Mn-MOF-74對(duì)NH3特別是NO，吸附和活化能力大大高于Co-MOF-74；活性測(cè)試結(jié)果表明，Mn-MOF-74具有很高的低溫SCR脫硝活性和選擇性，NO轉(zhuǎn)化率接近99％，N2選擇性接近100%。
　　此外，借助MOF的優(yōu)良框架結(jié)構(gòu)，通過(guò)高溫焙燒Mn-MOF-74制備了MnOx催化劑。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，氮?dú)?00℃焙燒得到的MnOx擁有最大的比表面積：89.1m2/