Page 32 - 《华中农业大学学报（自然科学版）》2020年第5期
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第 ３９ 卷 第 ５ 期                     华   中   农   业   大   学   学   报                      Vol．３９ No．５
               ２０２０ 年  ９ 月                  JournalofHuazhon gA g riculturalUniversit y        Se p ．２０２０ , ２６~３４


               拓凯, 张朋, 王利, 等 ． 钙钛矿催化剂用于氨选择性还原氮氧化物的研究进展[ J ] ． 华中农业大学学报, ２０２０ , ３９ ( ５ ): ２６Ｇ３４．
               DOI : １０．１３３００ / j ．cnki．hnlkxb．２０２０．０５．００４

                     钙钛矿催化剂用于氨选择性还原氮氧化物的研究进展


                                           拓凯   １ , ２ , ３ , 张朋 １ , ２ , ３ , 王利 , 黄宇 １ , ３
                                                                       ３
                               １． 中国科学院地球环境研究所 / 黄土与第四纪地质国家重点实验室, 西安 ７１００６１ ;
                          ２． 中国科学院大学, 北京 １０００４９ ; ３． 中国科学院气溶胶化学与物理重点实验室, 西安 ７１００６１


                       摘要   氨选择性催化还原氮氧化物( NO x ) 技术是目前应用较为广泛的催化脱硝技术, 钙钛矿材料因其独特
                   的结构、 良好的稳定性且环保无害的特点成为选择性催化还原 NO x 领域的研究热点.本文综述了近年来国内
                   外关于钙钛矿 NH ３ ＧSCR 催化剂的研究进展, 较为全面地对钙钛矿催化剂的主要类型、 脱硝活性、 构效关系进行
                   了论述, 同时介绍了钙钛矿在光辅助 SCR 技术这一全新领域的研究进展, 并总结了钙钛矿催化剂的 NH ３ ＧSCR
                   反应机制, 对该领域未来可能的发展方向和研究目标进行了展望.
                       关键词   氨选择性催化还原;钙钛矿;催化剂;脱硝活性;氮氧化物( NO x ); NH ３ ＧSCR 反应机制;大气污
                   染控制

                       中图分类号  O６４３．３６ ; O６４４．１   文献标识码  A   文章编号  １０００Ｇ２４２１ ( ２０２０ ) ０５Ｇ００２６Ｇ０９

                  随着国内工业化及城市化进程的推进, 大气污                        构效关系进行研究         [ ７Ｇ８ ] .本文基于钙钛矿型催化剂
               染引发的一系列环境问题逐渐突显, 特别是氮氧化                         在 NH ３ ＧSCR 反应中的相关研究成果, 主要讨论了
               物( NO x 的污染现状严重. NO x 显著破坏大气对                   催化剂的主要类型、 构效关系及 NH ３ ＧSCR 反应机
                       )
               流层化学反应, 并造成酸雨、 光化学烟雾和 PM ２．５ 污                  制, 以期为设计和制备 NH ３ ＧSCR 领域的钙钛矿型
               染现象, 严重影响人体健康及生态环境.随着环境                         催化剂提供参考.
               质量需求 的 提 高, 我 国 针 对 火 电 厂 和 轻 型 机 动 车
                                                               1 钙钛矿型催化剂及其 NH 3 Ｇ SCR 的
               NO x 排放制定了越来越严格的法规和排放控制政
               策  [ １Ｇ３ ] , 这亟需研究人员开发新型高效氮氧化物排放                催化性能
               控制技术.                                              钙钛矿是具有 ABO ３ 结构的氧化物的总称, 具
                   NH ３ ＧSCR 技术是氮氧化物控制中应用最广泛                   有稳定的立方结构, 空间群为 Pm３mＧO h             １ [ ９ ] .其中,
               的技术.催化剂是 NH ３ ＧSCR 技术的核心, 可高效                   A 位离子是稀土金属( La 、 Ce 、 Pr等) 或半径较大的
                                                    (      )/ 碱土金属( M g Ca 、 Sr 、 Ba等) 阳离子, B 位离子是过
                                                                            、
               地将 NO x 转 化 为 N ２    . 以 V ２O ５ ＧWO ３ MoO ３
               TiO ２ 为核心催化剂, 但其存在温度 窗 口 较 窄 且 偏                渡金属( Ti 、 V 、 Mn 、 Fe 、 Co 、 Ni等) 阳离子.图 １ 为
               高、 碱金属中毒易失活、 钒具有生物毒性对环境造成                       钙钛矿的结构, A 位离子位于立方体结构的中心, 与
               二次污染等诸多问题          [ ４Ｇ５ ] , 亟需研究者开发具有高活 １２ 个 O 离子形成配位, B 位离子位于立方体顶角,
               性、 宽温度窗口、 良好抗水抗硫性、 环保无毒的新型                      与 ６ 个 O 离子配位形成八面体结构.钙钛矿结构

               SCR 催化剂.                                        容许 A 位和 B 位阳离子被其他元素部分取代而不
                   钙钛矿型材料具有结构稳定性好、 耐高温烧结、 破坏结构的同时, 产生氧空位或元素化学状态变化,
               化学吸附能力强、 酸碱性位点丰富、 氧化还原性质易                       使材料的导电性、 氧化还原特性和催化活性得到明
               调控、 储量丰富及价格低廉等优点               [ ６ ] .目前已有众     显提升.
               多研究者对钙钛矿型催化剂结构与其 SCR 性能的                             钙钛矿催化剂主要有 ABO ３ 型、 A １－xA′ xB １－yB′ yO ３


               收稿日期: ２０２０Ｇ０５Ｇ０６
               基金项目:国家自然科学基金项目( ５１８７８６４４ )
               拓凯, 硕士研究生 ． 研究方向: 钙钛矿催化剂在 NH ３ ＧSCR 领域的应用 ．EＧmail : tuokai＠ieecas．cn
               通信作者:黄宇, 博士, 研究员 ． 研究方向:环境大气污染控制技术, 室内空气质量及控制技术, VOCs分析及环境效应 ．EＧmail : huan gy u＠
                      ieecas．cn
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