安素峰, 汪鹏, 王宽岭, 王学海, 李宝忠, 郭新闻

高等学校化学学报 2024, 45 (8): 20240212-. DOI:10.7503/cjcu20240212

摘要（312）

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以小孔SSZ-39分子筛为载体, 采用浸渍法和离子交换法制备了不同钴（Co）含量的Co/SSZ-39催化剂, 利用X射线衍射仪、透射电子显微镜、氮气吸附-脱附和氢气程序升温还原等技术对Co/SSZ-39催化剂进行表征测试, 对比了不同制备方法和不同Co负载量催化剂对CH₄选择催化还原NO反应（CH₄-SCR）性能的影响. 结果表明, 采用离子交换法经单次离心洗涤, 可以调控分子筛上Co物种的类别, 制备的Co-SSZ-39-S催化剂同时富含离子态Co位点和高分散的活性CoO _x 物种, 可以促进CH₄低温适度活化, 提高低温条件下CH₄选择性还原NO _x 的性能. 将制备的催化剂应用于CH₄-SCR反应, 在较低反应温度（400 ℃）, NO/CH₄摩尔比为1∶1时, NO转化率可达68%, CH₄转化率可达82%; NO/CH₄摩尔比为1∶2时, NO转化率为76%, CH₄转化率为81%, 且转化率在50 h内保持稳定. 该催化剂可实现NO _x 和CH₄的协同去除.

图4为Co-SSZ-39-S， Co-SSZ-39-M和3Co/SSZ-39催化剂的氮气吸附-脱附等温曲线. 可以看出，所有样品的氮气吸附-脱附等温线都具有典型的Ⅰ型吸附等温线特征，表明材料为典型的微孔材料. 不同制备方法和不同Co负载量的催化剂的比表面积相差不大. 所有样品中Co-SSZ-39-M催化剂具有最大的比表面积（532.2 m2/g），这是因为在离子交换法经过多次充分离心洗涤制备的催化剂中， Co物种主要以Co离子的形态存在，且没有氧化钴纳米颗粒存在，不会堵塞SSZ-39的微孔孔道［20］. Co-SSZ-39-S和3Co-SSZ-39催化剂的比表面积略低于Co-SSZ-39-M，可能是由于高分散CoO _x 团簇的存在（TEM图像中没有观察到CoO _x 纳米颗粒），堵塞了部分微孔孔道，导致比表面积轻微下降. 从表1可以看出，浸渍法制备催化剂的外比表面积显著低于离子交换法制备催化剂的外比表面积，说明浸渍法制备的催化剂Co物种分散不均匀，更多的分散在分子筛的外表面，而在离子交换法制备的催化剂中， Co物种主要分散在孔道中.