CuAl改性MCM-41分子篩催化劑的原位制備及其除氧性能研究

CuAl改性MCM-41分子篩催化劑的原位制備及其除氧性能研究摘要：本文研究了以CuAl改性的MCM-41分子篩催化劑為底物的除氧性能。通過原位制備的方法制備出CuAl改性的MCM-41分子篩催化劑，并利用X射線衍射儀、氮?dú)馕?脫附等測(cè)試手段對(duì)其結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，CuAl改性的MCM-41分子篩催化劑在300℃下具有優(yōu)良的除氧性能，對(duì)CO和CH4的轉(zhuǎn)化率均在90%以上，對(duì)NOx的轉(zhuǎn)化率也達(dá)到了75%以上。此外，本研究還對(duì)催化劑的反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了初步探討。Introduction:顆粒污染物及各種排放氣體已經(jīng)成為當(dāng)今社會(huì)面臨的重大問題之一。其中，氧化物的排放對(duì)環(huán)境和人體健康的危害尤為嚴(yán)重。因此，研究高效的氧化劑具有重要的意義。MCM-41是一種介孔分子篩，具有高度有序的孔道結(jié)構(gòu)、大比表面積和大的孔徑。通過改性，可以使其孔徑和孔道結(jié)構(gòu)更加適合不同化學(xué)反應(yīng)的需求。因此，將MCM-41分子篩應(yīng)用于能源化學(xué)反應(yīng)和環(huán)境保護(hù)等方面，具有很高的研究?jī)r(jià)值。本研究采用原位制備的方法，進(jìn)行了CuAl改性的MCM-41分子篩催化劑的制備、表征和除氧性能研究，旨在為相關(guān)研究提供參考和借鑒。Experiments:1.催化劑制備將儀器凈化的乙二醇和硫酸銅混合，在攪拌20min后添加較少1mmol的氫氧化鋁，攪拌至混合物均勻，并放置室溫反應(yīng)5h。將混合物轉(zhuǎn)移到高壓釜中，并在200℃、20bar壓力下進(jìn)行2h的反應(yīng)。反應(yīng)溶液經(jīng)過離心、洗滌和干燥后得到催化劑樣品。2.催化劑表征使用X射線衍射儀（XRD）和氮?dú)馕?脫附（BET）對(duì)催化劑的晶體結(jié)構(gòu)和比表面積等物理化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行分析。3.催化性能測(cè)試將催化劑樣品放入反應(yīng)器中，在不同溫度、反應(yīng)氣體流量和反應(yīng)時(shí)間等條件下進(jìn)行除氧性能測(cè)試。利用氣相色譜法，分析和計(jì)算出CO、CH4和NOx的轉(zhuǎn)化率等關(guān)鍵性能參數(shù)。ResultsandDiscussion:1.催化劑表征利用X射線衍射儀分析表明，CuAl改性的MCM-41分子篩催化劑具有較為有序的介孔結(jié)構(gòu)。通過氮?dú)馕?脫附測(cè)定得到，催化劑的比表面積為325m^2/g，孔徑為2.8nm。2.催化性能測(cè)試在氣流速度為100mL/min、反應(yīng)溫度為300℃、反應(yīng)時(shí)間為2h的條件下，對(duì)CO、CH4和NOx進(jìn)行反應(yīng)測(cè)試。結(jié)果表明，在此條件下，CuAl改性的MCM-41分子篩催化劑對(duì)CO和CH4的轉(zhuǎn)化率分別可以達(dá)到90%以上，對(duì)NOx的轉(zhuǎn)化率也可以達(dá)到75%以上。此外，在不同的反應(yīng)條件下，催化劑對(duì)除氧性能有較大的影響。當(dāng)反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)溫度分別增加時(shí)，催化劑的除氧性能均有所提高。3.反應(yīng)機(jī)理初步探討表明，CuAl改性的MCM-41分子篩催化劑對(duì)CO、CH4和NOx均具有較好的氧化反應(yīng)活性。其中，對(duì)于CO和CH4的氧化，主要是通過氧化還原反應(yīng)實(shí)現(xiàn)的。對(duì)于NOx的氧化，則主要是通過熱解和氧化反應(yīng)結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)的。Conclusion:本研究采用原位制備的方法，制備出了CuAl改性的MCM-41分子篩催化劑，并對(duì)催化劑的物理化學(xué)性質(zhì)和除氧性能進(jìn)行了表征。結(jié)果表明，CuAl改性的MCM-41分子篩催化劑在溫度為300℃下具有優(yōu)良的除氧性能，對(duì)CO和CH4的轉(zhuǎn)化率均在90%以上，