
Citation: Lü Jiao-Long, LI Feng-Li, LI Xin-Gang. NOx Storage Reduction Performance of Coupled BaFeO3-x+Cu-ZSM-5 Catalyst[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2014, 30(8): 1550-1558. doi: 10.3866/PKU.WHXB201406031

BaFeO3-x与Cu-ZSM-5耦合催化剂的NOx储存还原性能
为替代传统的贵金属基NOx储存还原(NSR)催化剂,本文设计并制备了不含贵金属的BaFeO3-x+Cu-ZSM-5 耦合催化剂,用于催化消除稀燃发动机尾气中的NOx. 在稀燃阶段,NO在BaFeO3-x催化剂上发生了氧化和储存反应;在富燃阶段,从BaFeO3-x催化剂中脱附出来未能消除的NOx被置于其后的Cu-ZSM-5催化剂进一步催化消除. 实验结果表明,BaFeO3-x+Cu-ZSM-5 耦合催化剂的工作温度窗口被拓宽到250-400 ℃,同时NOx消除性能得到了显著提高:NOx转化率最高可达98%,N2选择性接近100%.
English
NOx Storage Reduction Performance of Coupled BaFeO3-x+Cu-ZSM-5 Catalyst
A BaFeO3-x+Cu-ZSM-5 coupled catalyst was designed and synthesized to eliminate the NOx emitted from lean-burn exhausts, providing an alternative to the traditional noble-metal-based NOx storage reduction (NSR) catalysts. During the lean-burn period, the NO oxidation and storage processes mainly occurred over the BaFeO3-x catalyst. During the fuel-rich period, the released NOx from the BaFeO3-x catalyst was further reduced over the Cu-ZSM-5 catalyst. Our results show that, compared with the BaFeO3-x and Cu-ZSM-5 catalyst alone, the operating temperature window of the coupled BaFeO3-x+Cu-ZSM-5 catalyst is extended from 250 to 400 ℃, and its NOx elimination performance is significantly improved. The maximum NOx conversion of the coupled catalyst was 98%, while the N2 selectivity was close to 100%.
-
Key words:
-
Lean-burn
- / Coupled catalyst
- / NOx
- / Storage
- / Reduction
-
-
[1]
(1) Dandl, H.; Emig, G. Appl. Catal. A 1998, 168, 261. doi: 10.1016/S0926-860X(97)00357-8
(1) Dandl, H.; Emig, G. Appl. Catal. A 1998, 168, 261. doi: 10.1016/S0926-860X(97)00357-8
-
[2]
(2) Heck, R. M.; Farrauto, R. J. Appl. Catal. A 2001, 211, 443.(2) Heck, R. M.; Farrauto, R. J. Appl. Catal. A 2001, 211, 443.
-
[3]
(3) Kaspar, J.; Fornasiero, P.; Hickey, N. Catal. Today 2003, 77, 419. doi: 10.1016/S0920-5861(02)00384-X(3) Kaspar, J.; Fornasiero, P.; Hickey, N. Catal. Today 2003, 77, 419. doi: 10.1016/S0920-5861(02)00384-X
-
[4]
(4) Iwamoto, M.; Yahiro, H.; Shundo, S.; Yu-u, Y.; Mizuno, N. Appl. Catal. 1991, 69, L15. doi: 10.1016/S0166-9834(00)83288-8(4) Iwamoto, M.; Yahiro, H.; Shundo, S.; Yu-u, Y.; Mizuno, N. Appl. Catal. 1991, 69, L15. doi: 10.1016/S0166-9834(00)83288-8
-
[5]
(5) Fritz, A.; Pitchon, V. Appl. Catal. B 1997, 13, 1. doi: 10.1016/S0926-3373(96)00102-6(5) Fritz, A.; Pitchon, V. Appl. Catal. B 1997, 13, 1. doi: 10.1016/S0926-3373(96)00102-6
-
[6]
(6) Takahashi, N.; Shinjoh, H.; Lijima, T. Catal. Today 1996, 27, 63. doi: 10.1016/0920-5861(95)00173-5(6) Takahashi, N.; Shinjoh, H.; Lijima, T. Catal. Today 1996, 27, 63. doi: 10.1016/0920-5861(95)00173-5
-
[7]
(7) Li, X. G.; Meng, M.; Lin, P. Y.; Huang, Z. J.; Fu, Y. L.; Xie, Y. N.; Hu, T. D. Acta Phys. -Chim. Sin. 2001, 17, 1072. [李新刚, 孟明, 林培琰, 黄志坚, 伏义路, 谢亚宁, 胡天斗. 物理化学学报, 2001, 17, 1072.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20011204(7) Li, X. G.; Meng, M.; Lin, P. Y.; Huang, Z. J.; Fu, Y. L.; Xie, Y. N.; Hu, T. D. Acta Phys. -Chim. Sin. 2001, 17, 1072. [李新刚, 孟明, 林培琰, 黄志坚, 伏义路, 谢亚宁, 胡天斗. 物理化学学报, 2001, 17, 1072.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20011204
-
[8]
(8) Li, X. G.; Meng, M.; Lin, P. Y.; Fu, Y. L.; Hu, T. D.; Xie, Y. N.; Zhang, J. Top. Catal. 2003, 22, 111. doi: 10.1023/A:1021480115825(8) Li, X. G.; Meng, M.; Lin, P. Y.; Fu, Y. L.; Hu, T. D.; Xie, Y. N.; Zhang, J. Top. Catal. 2003, 22, 111. doi: 10.1023/A:1021480115825
-
[9]
(9) Li, X. G.; Vernoux, P. Appl. Catal. B 2005, 61, 267. doi: 10.1016/j.apcatb.2005.06.003(9) Li, X. G.; Vernoux, P. Appl. Catal. B 2005, 61, 267. doi: 10.1016/j.apcatb.2005.06.003
-
[10]
(10) Kumar, A.; Harold, M. P. ; Balakotaiah, V. J. Catal. 2010, 270, 214. doi: 10.1016/j.jcat.2009.12.018(10) Kumar, A.; Harold, M. P. ; Balakotaiah, V. J. Catal. 2010, 270, 214. doi: 10.1016/j.jcat.2009.12.018
-
[11]
(11) Chen, J. F.; Meng, M.; Lin, P. Y.; Li, X. G.; Fu, Y. L.; Yu, S. M. Chin. J. Catal. 2003, 24, 419. [陈家福, 孟明, 林培炎, 李新刚, 伏义路, 俞寿明. 催化学报, 2003, 24, 419.](11) Chen, J. F.; Meng, M.; Lin, P. Y.; Li, X. G.; Fu, Y. L.; Yu, S. M. Chin. J. Catal. 2003, 24, 419. [陈家福, 孟明, 林培炎, 李新刚, 伏义路, 俞寿明. 催化学报, 2003, 24, 419.]
-
[12]
(12) Xian, H.; Li, F. L.; Li, X. G.; Zhang, X.W.; Meng, M.; Zhang, T. Y.; Tsubaki, N. Fuel Proc. Technol. 2011, 92, 1718. doi: 10.1016/j.fuproc.2011.04.021(12) Xian, H.; Li, F. L.; Li, X. G.; Zhang, X.W.; Meng, M.; Zhang, T. Y.; Tsubaki, N. Fuel Proc. Technol. 2011, 92, 1718. doi: 10.1016/j.fuproc.2011.04.021
-
[13]
(13) Xian, H.; Zhang, X.W.; Li, X. G.; Zou, H. H.; Meng, M.; Zou, Z. Q.; Guo, L. H.; Tsubaki, N. Catal. Today 2010, 158, 215. doi: 10.1016/j.cattod.2010.03.026(13) Xian, H.; Zhang, X.W.; Li, X. G.; Zou, H. H.; Meng, M.; Zou, Z. Q.; Guo, L. H.; Tsubaki, N. Catal. Today 2010, 158, 215. doi: 10.1016/j.cattod.2010.03.026
-
[14]
(14) Xian, H.; Zhang, X.W.; Li, X. G.; Li, L. Y.; Zou, H. H.; Meng, M.; Li, Q.; Tan, Y. S.; Tsubaki, N. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 11844.(14) Xian, H.; Zhang, X.W.; Li, X. G.; Li, L. Y.; Zou, H. H.; Meng, M.; Li, Q.; Tan, Y. S.; Tsubaki, N. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 11844.
-
[15]
(15) Coq, B.; Mauvezin, M.; Delahay, G.; Kieger, S. J. Catal. 2000, 195, 298. doi: 10.1006/jcat.2000.2980(15) Coq, B.; Mauvezin, M.; Delahay, G.; Kieger, S. J. Catal. 2000, 195, 298. doi: 10.1006/jcat.2000.2980
-
[16]
(16) Sultana, A.; Haneda, M.; Hamada, H. Appl. Catal. B 2009, 88, 180. doi: 10.1016/j.apcatb.2008.08.028(16) Sultana, A.; Haneda, M.; Hamada, H. Appl. Catal. B 2009, 88, 180. doi: 10.1016/j.apcatb.2008.08.028
-
[17]
(17) Pietrogiacomi, D.; Magliano, A.; Ciambelli, P.; Sannino, D.; Campa, M. C.; Indovina, V. Appl. Catal. B 2009, 89, 33. doi: 10.1016/j.apcatb.2008.11.021(17) Pietrogiacomi, D.; Magliano, A.; Ciambelli, P.; Sannino, D.; Campa, M. C.; Indovina, V. Appl. Catal. B 2009, 89, 33. doi: 10.1016/j.apcatb.2008.11.021
-
[18]
(18) Roy, S.; Hegde, M. S.; Madras, G. Appl. Energy 2009, 86, 2283. doi: 10.1016/j.apenergy.2009.03.022(18) Roy, S.; Hegde, M. S.; Madras, G. Appl. Energy 2009, 86, 2283. doi: 10.1016/j.apenergy.2009.03.022
-
[19]
(19) Chajar, Z.; Primet, M.; Praliaud, H.; Chevrier, M.; Gauthier, C.; Mathis, F. Appl. Catal. B 1994, 4, 199. doi: 10.1016/0926-3373(94)00013-1(19) Chajar, Z.; Primet, M.; Praliaud, H.; Chevrier, M.; Gauthier, C.; Mathis, F. Appl. Catal. B 1994, 4, 199. doi: 10.1016/0926-3373(94)00013-1
-
[20]
(20) Li, L. D.; Guan, N. J. Microporous Mesoporous Mat. 2009, 117, 450. doi: 10.1016/j.micromeso.2008.07.021(20) Li, L. D.; Guan, N. J. Microporous Mesoporous Mat. 2009, 117, 450. doi: 10.1016/j.micromeso.2008.07.021
-
[21]
(21) Zukerman, R.; Vradman, L.; Herskowitz, M.; Liverts, E.; Liverts, M.; Massner, A.;Weibel, M.; Brilhac, J. F.; Blakeman, P. G.; Peace, L. J. Chem. Eng. J. 2009, 155, 419. doi: 10.1016/j.cej.2009.08.015(21) Zukerman, R.; Vradman, L.; Herskowitz, M.; Liverts, E.; Liverts, M.; Massner, A.;Weibel, M.; Brilhac, J. F.; Blakeman, P. G.; Peace, L. J. Chem. Eng. J. 2009, 155, 419. doi: 10.1016/j.cej.2009.08.015
-
[22]
(22) Corbos, E. C.; Haneda, M.; Courtois, X.; Marecotb, P.; Duprezb, D.; Hamadaa, H. Appl. Catal. A 2009, 365, 187. doi: 10.1016/j.apcata.2009.06.008(22) Corbos, E. C.; Haneda, M.; Courtois, X.; Marecotb, P.; Duprezb, D.; Hamadaa, H. Appl. Catal. A 2009, 365, 187. doi: 10.1016/j.apcata.2009.06.008
-
[23]
(23) Lindholm, A.; Sjövall, H.; Olsson, L. Appl. Catal. B 2010, 98, 112. doi: 10.1016/j.apcatb.2010.05.019(23) Lindholm, A.; Sjövall, H.; Olsson, L. Appl. Catal. B 2010, 98, 112. doi: 10.1016/j.apcatb.2010.05.019
-
[24]
(24) Castoldi, L.; Bonzi, R.; Lietti, L.; Forzatti, P.; Morandi, S.; Ghiotti, G.; Dzwigaj, S. J. Catal. 2011, 282, 128. doi: 10.1016/j.jcat.2011.06.002(24) Castoldi, L.; Bonzi, R.; Lietti, L.; Forzatti, P.; Morandi, S.; Ghiotti, G.; Dzwigaj, S. J. Catal. 2011, 282, 128. doi: 10.1016/j.jcat.2011.06.002
-
[25]
(25) Sultana, A.; Nanba, T.; Sasaki, M.; Haneda, M.; Suzuki, K.; Hamada, H. Catal. Today 2011, 164, 495. doi: 10.1016/j.cattod.2010.11.036(25) Sultana, A.; Nanba, T.; Sasaki, M.; Haneda, M.; Suzuki, K.; Hamada, H. Catal. Today 2011, 164, 495. doi: 10.1016/j.cattod.2010.11.036
-
[26]
(26) Kwak, J. H.; Tran, D.; Burton, S. D.; Szanyi, J.; Lee, J. H.; Peden, C. H. F. J. Catal. 2012, 287, 203. doi: 10.1016/j.jcat.2011.12.025(26) Kwak, J. H.; Tran, D.; Burton, S. D.; Szanyi, J.; Lee, J. H.; Peden, C. H. F. J. Catal. 2012, 287, 203. doi: 10.1016/j.jcat.2011.12.025
-
[27]
(27) Tounsi, H.; Djemel, S.; Ghorbel, A.; Delahay, G.; Menorval, L. C.; Coq, B. React. Kinet. Catal. Lett. 2004, 81, 33. doi: 10.1023/B:REAC.0000016514.73470.c2(27) Tounsi, H.; Djemel, S.; Ghorbel, A.; Delahay, G.; Menorval, L. C.; Coq, B. React. Kinet. Catal. Lett. 2004, 81, 33. doi: 10.1023/B:REAC.0000016514.73470.c2
-
[28]
(28) Petunchi, J. O.; Hall,W. K. Appl. Catal. B 1993, 2, L17.(28) Petunchi, J. O.; Hall,W. K. Appl. Catal. B 1993, 2, L17.
-
[29]
(29) Iwamoto, M.; Furukawa, H.; Mine, Y.; Uemura, F.; Mikuriya, S. I.; Kagawa, S. J. Chem. Soc. Chem. Commun. 1986, 16, 1272.(29) Iwamoto, M.; Furukawa, H.; Mine, Y.; Uemura, F.; Mikuriya, S. I.; Kagawa, S. J. Chem. Soc. Chem. Commun. 1986, 16, 1272.
-
[30]
(30) apek, L.; Novoveska, K.; Sobalik, Z.;Wichterlová, B., Cider, L.; Jobson, E. Appl. Catal. B 2005, 60, 201. doi: 10.1016/j.apcatb.2005.02.033(30) apek, L.; Novoveska, K.; Sobalik, Z.;Wichterlová, B., Cider, L.; Jobson, E. Appl. Catal. B 2005, 60, 201. doi: 10.1016/j.apcatb.2005.02.033
-
[31]
(31) Li, F. L.; Guo, L.; Xian, H.; Meng, M.; Li, Z. J.; Bao, J.; Li, X. G. Acta Phys. -Chim. Sin. 2013, 29, 605. [李锋丽, 郭丽,贤晖, 孟明, 李志军, 鲍骏, 李新刚. 物理化学学报, 2013, 29, 605.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201212241
(31) Li, F. L.; Guo, L.; Xian, H.; Meng, M.; Li, Z. J.; Bao, J.; Li, X. G. Acta Phys. -Chim. Sin. 2013, 29, 605. [李锋丽, 郭丽,贤晖, 孟明, 李志军, 鲍骏, 李新刚. 物理化学学报, 2013, 29, 605.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201212241
-
[1]
-

计量
- PDF下载量: 401
- 文章访问数: 662
- HTML全文浏览量: 10