Cu-ZSM-5/堇青石催化剂在氮氧化物选择还原中的高效性能

"Me-ZSM-5/堇青石催化剂在氮氧化物的选择还原中展现出高效性能，特别是在Cu-ZSM-5/堇青石的情况下，其在500℃时可实现高达59%的NO转化率。文章探讨了催化剂活性组分的氧化能力对催化活性的影响，并指出原位合成技术在提升催化剂稳定性和避免二次污染方面的优势。" 在环境科学与工程领域，氮氧化物（NOx）的减排是一个关键课题，因其对大气污染、光化学烟雾形成、臭氧层破坏及酸雨生成等有重大影响。选择催化还原（Selective Catalytic Reduction, SCR）是控制NOx排放的一种有效途径。本文聚焦于Me-ZSM-5/堇青石催化剂，尤其是Cu-ZSM-5/堇青石在过量氧气存在条件下的丙烷选择催化还原NOx反应。 ZSM-5分子筛是一种具有优异催化性能的材料，其在堇青石载体上的原位生长形成了ZSM-5/堇青石整体催化剂，提高了结构稳定性和催化活性。通过不同的阳离子交换，如In、La和Cu，研究人员对比了它们在丙烷选择还原NOx反应中的性能。结果显示，Cu-ZSM-5/堇青石在500℃下对NO的转化率最高，达到59%，显示出优异的催化活性。 催化剂活性的高低很大程度上取决于活性组分的氧化能力。这不仅影响到反应中间体NOx(ads)的生成速率和方式，还决定了主反应与副反应的比例，进而影响催化剂的总体活性。在探讨反应机理时，作者强调了氧化能力的重要性。 传统的分子筛催化剂制备方法常使用粘合剂涂敷在载体表面，但这种方法复杂且可能降低催化活性或导致二次污染。原位合成技术克服了这些问题，使分子筛直接在载体表面晶化，形成强固的整体式催化剂，增强了稳定性。先前的研究已证实ZSM-5能在堇青石载体上成功合成，并用于NO直接分解反应。 本文进一步扩展了这一研究，将金属离子交换的ZSM-5/堇青石应用于丙烷选择还原NO的催化过程中，展示了原位合成技术在新型催化剂设计和制备上的潜力，对于改善NOx排放控制策略和环境保护具有重要意义。