Cu基分子篩催化劑抗中毒性能的研究進展

胡宜康，徐斌，曹智焜，毛靜雯

(河南科技大學 車輛與交通工程學院，河南 洛陽 471003)

近年來，我國的汽車保有量飛速上升，汽車尾氣的排放給大氣環境治理帶來了嚴重的負擔。其中NOx的排放，造成了酸雨、光化學煙霧和溫室效應等環境污染[1-2]。為了保護環境和滿足日益嚴格排放法規，尋找高效的NOx去除技術勢在必行。選擇性催化還原是目前一種比較高效的、N2選擇性高的NOx去除技術手段，能有效減少N2O等副產物的生成，可滿足嚴格的國Ⅵ排放法規。傳統商業的釩基催化劑，其溫度窗口較窄(300～450 ℃)，不能滿足柴油機較寬的排溫窗口(150～550 ℃)，因此需要尋求低溫(<250 ℃)甚至更低溫的催化劑來滿足柴油機NOx的排放限值。

目前，以小孔道分子篩(比如SAPO-34、SSZ-13)以及中孔道分子篩(ZSM-5)為載體的NH3-SCR催化劑活性溫度窗口寬而且低溫下活性強，是一種在柴油機尾氣后處理具有潛在應用價值的催化劑。但是，這類催化劑易水熱老化、硫中毒、磷和堿金屬中毒等特性都不利于該催化劑的使用。本文從催化劑制備方法、Si/Al比、Cu負載量、合成方法、以及改性分子篩等方面出發，對提高催化劑抗SO2/H2O、磷和堿金屬中毒的性能進行了系統地綜述。

1 H2O對Cu/ZSM-5老化的影響

Cu/ZSM-5催化劑具有較高的催化轉化效率，但反應條件中存在水蒸氣時，水蒸氣會嚴重影響NH3-SCR活性。Landi等[3]在Cu/ZSM-5催化劑的NO-TPD吸附實驗中發現水分子在Cu酸性位置換出NO，使NH3-SCR反應的L-H機理反應過程切斷。Kwak等[4]檢測Cu/ZSM-5催化劑在水熱處理后，由于脫鋁造成四面體鋁峰強度顯著降低。對于載體分子篩脫鋁現象，Cheng等[5]發現在高溫條件下，尿素使Cu/沸石催化劑嚴重的脫鋁，導致Al-OH-Si橋式羥基脫除和Br?nsted酸減少，Al從分子篩結構脫離后容易形成Cu-Al化物，Al的穩定性對催化劑在NH3-SCR反應中的水熱穩定性影響很大。……