Page 164 - 《精细化工》2021年第12期

·2526· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 38 卷

随着反应的进行催化剂的活性逐渐降低，当催
化剂失活后，在 700 ℃下采用 H 2 对失活催化剂再
次还原再生，结果见图 3。如图 3 所示，再生后的
催化剂活性基本恢复。同时，再生后的催化剂失活
速率较新鲜催化剂有所减慢，这是再生后的催化剂
[5]
较新鲜催化剂分散性再次提升所导致的 。

图 4 不同 H 2 体积分数（a）、不同煅烧温度（b）、不同
煅烧时间（c）制备的催化剂活性（CO 为还原剂）
Fig. 4 Catalytic activities of different catalysts prepared
with different H 2 volume fraction (a), at different
calcination temperatures (b) and for different
calcination times (c) using CO as reducing agent

2.2 XRD 分析

XRD 是表征材料微晶结构的重要方法之一，
图 3 再生催化剂活性（活性炭 BAC 为还原剂） Fe /BAC-φH 2 -θ(t)系列催化剂的 XRD 谱图如图 5 所
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Fig. 3 Catalytic activities of regenerative catalyst using 0
activated carbon BAC as reducing agent 示。制备出的 Fe /BAC-φH 2 -θ(t)催化剂均在 2θ=
44.68°、65.02°、82.33°（JCPDS No. 87-0721）出现
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为了进一步提升 NO 还原效率，考察了还原性 了 α-Fe (110)、(200)以及(211)晶面的衍射峰 [13] 。当催
气氛（CO）对催化剂活性的影响。以 CO 作为还原 化剂制备过程中 H 2 体积分数为 0 时，其 XRD 谱图
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剂，Fe /BAC-φH 2 -θ(t)催化剂的 NO 还原活性评价结 中 Fe 的特征峰较弱，可能是由于均相反应较难发
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果如图 4 所示。相较于载体活性炭直接还原 NO 而 生，从而使得活性组分 Fe 含量较少。随着煅烧还
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言，CO 的加入使得 NO 转化率达到 100%的维持时 原过程中 H 2 体积分数的增加，Fe 的衍射峰峰强并
间明显增长，大幅度减缓催化剂的失活速率、增强 没有明显的变化，说明催化剂在制备过程中 H 2 体积
催化剂寿命，但是 CO 的加入并没有影响催化剂活 分数对金属催化剂分散性几乎没有影响，但随着 H 2
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性与催化剂制备条件的关系。 体积分数的增加，催化剂制备过程中 Fe 还原更充
分，活性组分的增多使催化剂活性增强。尽管煅烧
还原温度的升高可以使活性组分还原过程更充分，
产生更多的零价铁，但催化剂活性却呈现先升高后
降低的现象。由图 5 可以发现，随着催化剂煅烧温
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度的升高，催化剂中 Fe 特征峰逐渐尖锐，证明金
属催化剂结晶度增大，分散性降低 [14] ，从而影响催
化剂活性。造成这种现象的原因是制备过程中高温
使金属易发生烧结引起团聚。研究表明，金属分散
性是制约催化剂活性的一个重要因素，较高分散性
零价铁催化剂具有较大的原子利用效率，是构建高
性价比催化剂的理想途径 [15] 。因此，随着煅烧温度
的增加，催化剂脱除 NO 的活性呈现出先增大后减
小的趋势（如图 2b、图 4b 所示）。同时可以发现，
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随着煅烧时间的增加，Fe 的特征峰峰强并没有明显
变化，但特征峰位置逐渐向左偏移，这是 BAC 与
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Fe 的相互作用增强所造成的 [16] 。活性组分与载体间
相互作用的增强可以有效地抑制催化剂的团聚，从
而提升催化剂的分散性 [17] 。因此，随着煅烧时间的
增强，催化剂的活性也逐渐增强（如图 2c、图 4c