Page 119 - 精细化工2019年第9期
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第 9 期                      刘晓刚,等: Cu(x)/TiO 2 催化剂 NH 3 -SCR 低温脱硝性能                      ·1847·


            式中:C NO 为 NO 转化率,%;φ in 和 φ out 分别为进、              知,与其他催化剂相比,Cu(6)/TiO 2 催化剂的 O α/O β
            出反应器的气体中 NO 的体积分数,%。                               比值较大,为 0.482,表明 Cu(6)/TiO 2 催化剂表面吸附
                                                               氧含量较多。表面吸附氧物种是主要的氧化中间体,
            2   结果与讨论                                          较多的表面吸附氧物种有利于NH 3-SCR反应中NO氧

                                                               化为 NO 2,提高催化剂的氧化还原反应活性                [14,23-24] 。
            2.1    XRD 分析
                 Cu(x)/TiO 2 催化剂和 TiO 2 载体的 XRD 谱图如图                 表 1    催化剂 Cu(x)/TiO 2 的 XPS 表征结果
            1 所示。                                                   Table 1    XPS data of the Cu(x)/TiO 2  catalysts
                                                                          结合能/eV            结合能/eV
                                                                                                        +
                                                                 催化剂                 O α/O β          Cu /Cu 2+
                                                                                              +
                                                                          O α   O β         Cu    Cu 2+
                                                                         531.9  529.4  0.343   932.3   933.3  0.627
                                                                Cu(1)/TiO 2
                                                                         531.3  529.7  0.355   932.6   933.9  0.722
                                                                Cu(3)/TiO 2
                                                                Cu(4)/TiO 2  531.0  529.3  0.365   932.3   933.7  0.757
                                                                Cu(5)/TiO 2  531.1  529.5  0.410   932.8   933.8  0.818
                                                                         531.3  529.9  0.482   933.1   934.6  0.948
                                                                Cu(6)/TiO 2
                                                                         531.2  529.7  0.449   932.7   934.3  0.882
                                                                Cu(7)/TiO 2

                                                                   Cu(x)/TiO 2 催化剂的 Cu 2p 光电子能谱图如图 3

                                                               所示。结合能在 933.2~938.8 eV 和在 944.0 eV 处有峰,
                      图 1    催化剂与载体的 XRD 谱图                               2+
                 Fig. 1    XRD patterns of the catalysts and carrier   表明存在 Cu 物种;结合能位于 928.5~933.5 eV 处归
                                                                      +
                                                               属于 Cu 的特征峰      [25-26] 。
                 由图 1 可知,在 2θ=25.282°、37.824°、48.049°
            和 62.688°处出现归属于四方晶型锐钛矿型 TiO 2 结
            构的(101)、(004)、(200)和(204)晶面特征衍
            射峰(PDF#21-1272),未发现归属于铜物种的特征
            衍射峰,可能原因是铜物种在 TiO 2 载体上高度分散,
            或是铜的负载量低于 XRD 检测限               [23] 。由此得出,
            Cu(x)/TiO 2 催化剂的 XRD 谱图只出现载体 TiO 2 的特
            征衍射峰。
            2.2    XPS 分析
                 Cu(x)/TiO 2 催化剂的 O  1s 光电子能谱图如图 2

            所示。                                                     图 3  Cu(x)/TiO 2 催化剂的 Cu 2p XPS 谱图
                                                               Fig. 3    XPS spectra of Cu 2p state in Cu(x)/TiO 2  catalysts

                                                                   由图 3 看到,Cu(x)/TiO 2 催化剂样品在结合能

                                                               为 934.3  eV 和 952.4 eV 处分别出现归属于 Cu  2p 3/2
                                                               和 Cu 2p 1/2 的特征峰;在 928~938 eV 处出现较宽的
                                                               重叠峰。对样品的 Cu 2p 谱峰进行分峰处理,在 932.8
                                                                                           +
                                                                                                 2+
                                                               和 934.0 eV 附近得到归属于 Cu 和 Cu 的特征峰,
                                                               表明铜物种以 CuO 和 Cu 2 O 形式存在于催化剂样品
                                                                                2+
                                                                         +
                                                               中 [14,25] 。Cu 和 Cu 存在于催化剂样品中能够促进
                                                               NH 3 -SCR 反应中 NO x 氧化还原循环过程的进行            [14] 。

                                                                                             +
                                                                                                 2+
                                                               根据峰面积计算催化剂样品中 Cu /Cu 比值,结果
                   图 2  Cu(x)/TiO 2 催化剂的 O1s XPS 谱图
              Fig. 2    XPS spectra of O1s state in Cu(x)/TiO 2  catalysts   如表 1 所示。由表 1 可知,Cu(6)/TiO 2 催化剂具有
                                                                        +
                                                                            2+
                                                               较高的 Cu /Cu 比值(0.948),表明 Cu(6)/TiO 2 催化
                 对样品的 O  1s 峰进行分峰处理,在结合能为                      剂中 Cu 2 O 物种的数量较其他催化剂多。
            529.5 和 531.3  eV 附近出现分别归属于晶格氧(标                   2.3    NO-TPD 分析
            记为 O β )和表面吸附氧(标记为 O α )           [3,14,24] 的特征       Cu(x)/TiO 2 催化剂的 NO-TPD 谱图如图 4 所示。
            峰,分峰结果和峰面积比值 O α/O β 见表 1。从表 1 可                   从图 4 可以看出,在 60~200  ℃和 295~380  ℃处出
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