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来源：稀有金属RareMetals收集编辑：张柏林
链接：https://pan.baidu.com/s/1ut2PewlHWZQTnuUNXbByhA?pwd=p0im以Stöber法制备SiO2微球作为Mn基脱硝催化剂载体，对比分析Ce，Cu，Co，Ni掺杂改性效果，表明Ce掺杂的Mn1-Ce1/SiO2具有较优的NO转化率和N2选择性。对比分析了分别以氨水（AH）和六亚甲基四胺（HMTA）为沉淀剂制备的 Mn1-Ce1/SiO2和Mn1-Ce1@SiO2，其中Mn1-Ce1/SiO2的NO转化率较高，而Mn1-Ce1@SiO2的N2选择性则明显更高。分析表明，Mn1-Ce1/SiO2具有不规则颗粒和片层状结构，Mn1-Ce1@SiO2则为核壳结构；Mn1-Ce1@SiO2的BET比表面积、平均孔径和孔体积分别为118.9m2 ·g−1，12.6nm和0.54cm3 ·g−1，表面Brønsted和Lewis酸位点浓度分别为13.0和2.4µmol·g−1，均高于Mn1-Ce1 /SiO2 。Mn1-Ce1/SiO2表面Mn4+和Oα相对比例则分别为36.4%和58.9%，均高于Mn1-Ce1@SiO2 。Mn1-Ce1/SiO2表面高含量的Mn4+和Oα提供了较强的催化氧化活性，使其获得高NO转化率，同时使NH，NOx过度氧化生成N2O致N2选择性降低；Mn1-Ce1@SiO2表面Mn4+ 和Oα含量相对较低而比表面积和表面酸性较高，即保证了较高的NO转化又有良好的N2的选择性。因此，高含量的Mn4+和Oα可通过提高催化反应速率而提高NO转化率，但N2O生成比例同时增加，而高比表面积和表面酸性则通过提供更多的反应位点而提高NO转化率，并可较好地保持高N2选择性。Fig.1 Schematic of evaluation platform for SCR performance图2 Mn1-X1/SiO2（X=Ce，Cu，Co，Ni）在120~270 ℃的NO转化率和N2选择性（反应条件：500×10-6 NO，500×10-6 NH3，3% O2）Fig.2 NO conversion（a）and N2 selectivity（b）of Mn1-X1/SiO2（X=Ce，Cu，Co，Ni）at 120~270 ℃（reaction condition：500×10-6NO，500×10-6 NH3，3% O2）图3 不同Mn/Ce比的Mna-Ceb/SiO2催化剂在120~270 ℃的NO转化率和N2选择性（反应条件：500×10-6 NO，500×10-6 NH3 ，3% O2 ）Fig.3 NO conversion（a）and N2 selectivity（b）ofMna-Ceb/SiO2catalystswithdifferent ratios of Mn/Ce at 120~270 ℃（reaction con‑dition：500×10-6NO,500×10-6 NH3，3% O2 ）图4 Mn1-Ce1/SiO2和Mn1-Ce1@SiO2在120~270 ℃的NO转化率和 N2 选择性（反应条件：500×10-6 NO，500×10-6NH3，3% O2 ）Fig.4 NO conversion and N2 selectivity of Mn1-Ce1/SiO2 and Mn1-Ce1@SiO2 （reaction condition：500×10-6 NO，500×10-6 NH3，3% O2 ）图5 SiO2微球的SEM图像及Mn1-Ce1/SiO2和Mn1-Ce1@SiO2的HRTEM图像Fig.5 SEM image（a）of SiO2 microsphere and HRTEM images of Mn1-Ce1/SiO2（b）and Mn1-Ce1@SiO2（c）catalysts图6 SiO2微球、Mn1-Ce1/SiO2和Mn1-Ce1@SiO2的XRD图谱Fig.6 XRD patterns of SiO2 microsphere，Mn1-Ce1/SiO2 and Mn1-Ce1@SiO2 catalysts图7 Mn1-Ce1/SiO2 和 Mn1-Ce1@SiO2 的 N2 吸附-脱附等温线（STP：标准温度和压强）Fig.7 N2 adsorption-desorption isotherms of Mn1-Ce1/SiO2 and Mn1-Ce1@SiO（2 STP：standard temperature and pressure）图8 Mn1-Ce1/SiO2和Mn1-Ce1@SiO2的XPS总谱及Mn 2p，Ce 3d和O 1s高分辨谱Fig.8 XPS survey spectra（a）and high-resolution spectra of Mn 2p（b），Ce 3d（c）and O 1s（d）for Mn1-Ce1/SiO2 and Mn1-Ce1@SiO2图9 Mn1-Ce1/SiO2和Mn1-Ce1@SiO2的NH3-TPD曲线Fig. 9 NH3-TPD profiles of Mn1-Ce1/SiO2 and Mn1-Ce1@SiO2图10 Mn1-Ce1/SiO2和Mn1-Ce1@SiO2在210 ℃的抗H2O和SO2性能测试Fig.10 H2O and SO2 resistance of Mn1-Ce1/SiO2 and Mn1-Ce1@SiO2 at 210 ℃（a）Adding 5% H2O；（b）Adding 500×10-6 NO，500×10-6 NH3，3% O2 and 100×10-6 SO21.综合考虑NO转化率和N2选择性，Ce掺杂的Mn1-Ce1/SiO2催化剂获得相对较优的综合性能；Mn1-Ce1@SiO2则表现出明显高于Mn1-Ce1/SiO2的N2选择性。2. 表面较高含量的Mn4+和Oα使Mn1-Ce1/SiO2具备较强的催化氧化能力，因而使NH3，NOx过度氧化而形成N2O，致N2选择性降低；Mn1-Ce1@SiO2拥有较强的表面酸性，为 SCR反应提供更多吸附/反应位点。3. 高含量的 Mn4+和 Oα可通过提高催化反应速率而提高NO化率，但N2O生成比例同时增加，而强的表面酸性则通过提供更多的吸附/反应位点而提NO化率，并可较好地保持高N2选择性。4. SiO2微球负载Mn-Ce基催化剂具有较好的抗H2O性能，但抗SO2性能不佳，仍有待进一步提高。张柏林1,2,3，张生杨1，邓立锋3，黎琳1，张深根1（1. 北京科技大学新材料技术研究院，北京100083；2. 北京科技大学顺德创新学院，广东 佛山528399；3. 江苏龙净科杰环保技术有限公司，江苏 盐城224000）张柏林，张生杨，邓立锋，黎琳，张深根. SiO2微球负载Mn-Ce基催化剂的SCR脱硝性能研究[J]. 稀有金属，2022，46(11):1439-1448.Zhang Bolin, Zhang Shengyang, Deng Lifeng, Li Lin, Zhang Shengen. Mn-Ce-Based Catalyst Supported on SiO2 Microsphere for Selective Catalytic Reduction of NOx with NH3. [J]. Chinese Journal of Rare Metals, 2022, 46(11): 1439-1448.