Page 38 - 《华中农业大学学报（自然科学版）》2020年第5期
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华 中 农 业 大 学 学 报                                    第 ３９ 卷
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               要.通常, 催化剂的氧化还原性质和表面酸性位点                         强其 NO x 转化率和 N ２ 选择性.同时, 也可通过负
               分别决定了低温和高温活性              [ ３４ ] .优异的氧化还原       载至其他载体或与其他组分复合的方式, 合成具有
               能力可以产生活性 NH ２ 和 NO ２ 分别通过 EＧR 机                 更大有效反应面积和更多活性位点的新型催化剂.
                                             ,
               制和“ 快速 SCR 反应” 提高反应效率, 但过强的氧化                   此外, 由于钙钛矿材料的组成多样性和制备方法的
               还原性能会导致 NH ３ 或者反应中间物种的脱氢, 产                     差异, 以及 SCR 反应过程活性中间产物的复杂性,
               生 NH 物种, 从而降低 NH ３ ＧSCR 活性及 N ２ 选 择             各研究者对反应机制的认知以及活性位点的确定还
                                                       /    ＋  没有统一的认知, 亟需研究者构建合理的模型, 与理
               性.较强的酸性位点有利于形成吸附态NH ３ NH ４
               物种, 是形成 NH ２ 物种和随后与活性亚硝酸盐 / 硝                   论计算结合, 从原理层面为钙钛矿催化剂材料的设
               酸盐反应的先决条件.因此, 这两部分的研究对于                         计开发提供理论基础.
               提高反应活性、 拓宽反应温度窗口有着重要意义.                              钙钛矿型催化剂虽然具有良好的脱硝活性, 但
                   Zhan g 等  [ １１ ] 通过 DFT 计算 BiMnO ３ 和 LaMＧ 是进入实际应用还有一段距离.其比表面积和孔径

               nO ３ 的原子电荷, 发现 BiMnO ３ 中 O 的平均 Bader 普遍较小, 限制了有效活性氧物种和酸性位点的数
               和 Voronoi电荷均小于 LaMnO ３ 同时 Bi的电负性                量, 而活性和选择性较高的催化剂温度窗口较窄, 低
                                             ,
               明显大于 La .较小的 O 电荷和较高的电负性带来                      温活性优异的催化剂存在选择性较差的问题, 难以
               了更强的酸性, 促进 NH ３ 在 BiMnO ３ 上的吸附和活                推广到实际应用中, 有待研究者进一步研究.应当
               化, 从而增加了低温 NH ３ ＧSCR 活性. Zhan g 等           [ １３ ]  指出的是, 提高 N ２ 选择性是研究钙钛矿型催化剂
               的研究表明, 在 NO 氧化受限制的低温区域, 负载于
                                                               关键所在, 尤其是 Mn 基钙钛矿材料, 其低温 NO x
               CeO ２ 上锰基钙钛矿较强的氧化还原能力有助于催                       转化率高, 但 N ２ 选择性随温度升高迅速下降, 转化
               化活性的提高, 但在高温区域则会通过促进 NO 和
                                                               为 N ２O 对环境危害更大, 将 NO x 转化为 N ２ 对实
               NH ３ 的非选择性氧化降低反应的 N ２ 选择性.将催                    际应用来说至关重要.在实际应用中, 抗毒性能和
               化剂负载于 TiO ２ 上, 则获得较低的氧化还原能力
                                                               稳定性是催化剂的另一大挑战, 硫酸盐在催化剂表
               和较高的 NH ３ 吸附性能, 显著提升 N ２ 选择性的同
                                                               面的沉积、 H ２O 在反应中的竞争吸附、 重金属中毒
               时获得较高的 NO x 催化活性.同时原位红外表征
                                                               等都严重影响催化剂的寿命和活性.另外, 针对目
               表明, NH ３ 不仅作为还原 剂 与 NO x 反 应, 而 且 在
                                                               前 NH ３ ＧSCR 催化剂的研究都将活性测试的烟气条
               NH ３ ＧSCR 反应中起到了抑制亚硝酸盐 / 硝酸盐积
                                                               件设置为模拟燃煤电厂烟气, 但 对炼钢厂、 玻璃窑
               累, 诱导活性单齿硝酸盐生成的作用, 有助于 NH ３ Ｇ
                                                               炉、 硝酸厂等领域废气却少有研究.这些问题都极
               SCR 反应的进行. Wan g 等       [ ２３ ] 指出 LaFeO ３ 钙钛矿
                                                               大影响了钙钛矿材料在 NH ３ ＧSCR 领域的应用, 而
               在氧化还原反应中, 铁离子可以改变自身的氧化态,
                                                               这也是未来需要研究人员重视的方向.
               通过电荷补偿效应在结构中形成氧空位, 钙钛矿结
               构中形成的氧空位有助于离子和电子的迁移, 从而
               提高 NH ３ ＧSCR 活性.对于钙钛矿催化剂, 通过合                   参考文献 References
               理的掺杂取代和负载, 增加酸性位点, 增强 NH ３ 吸
                                                               [ １ ]   中国环境科学研究院, 国电环境保护研究院 ． 火电厂大气污染
               附, 减少亚硝酸盐 / 硝酸盐的积累, 并适度控制氧化
                                                                   物排放标: GB１３２２３ — ２０１１ [ S ] ． 北京: 中国标准出版社, ２０１２．
               还原能力, 可有效降低副反应发生, 促进NH ３ ＧSCR                       ChineseResearchAcadem yofEnvironmentalSciences , GuodiＧ
               反应的进行.同时, 通过 DFT 理论计算, 结合原位                         an Environmental Protection Research Institute．Emission
               红外实验观测, 研究反应路径, 为催化剂设计及催化                           standard of air p ollutants for thermal p ower p lants : GB
                                                                   １３２２３ — ２０１１ [ S ] ．Bei j in g : StandardsPressofChina , ２０１２ ( in
               反应机制分析提供有力支持.
                                                                   Chinese ) ．
               3 结论及展望                                         [ ２ ]   中国汽车技术研究中心, 中国环境科学研究院 ． 轻型汽车污染
                                                                   物排放限值 及 测 量 方 法 ( 中 国 第 五 阶 段): GB１８３５２５ — ２０１３
                   钙钛矿 材 料 在 NH ３ ＧSCR 领 域 的 研 究 极 具 前             [ S ] ． 北京: 中国标准出版社, ２０１３．ChinaAutomotiveTechnolＧ
               景, 近年来国内外学者进行了广泛研究.一般将钙                             o gyandResearchCenter , ChineseResearchAcadem yofEnviＧ
                                                                   ronmentalSciences．Limitsand measurementmethodsforeＧ
               钛矿材料作为活性组分, 利用其稳定的结构, 进行掺
                                                                   missionsfromli g htＧdut yvehicles ( CHINA ５ ): GB１８３５２５ —
               杂改性, 对氧化还原能力和酸性位点进行调控, 以增                           ２０１３ [ S ] ．Bei j in g : StandardsPressofChina , ２０１３ ( inChinese ) ．
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