MnO2的晶相结构和表面性质对低温NH3-SCR反应的影响

戴韵 李俊华 彭悦 唐幸福

引用本文: 戴韵, 李俊华, 彭悦, 唐幸福. MnO2的晶相结构和表面性质对低温NH3-SCR反应的影响[J]. 物理化学学报, 2012, 28(07): 1771-1776. doi: 10.3866/PKU.WHXB201204175 shu
Citation:  DAI Yun, LI Jun-Hua, PENG Yue, TANG Xing-Fu. Effects of MnO2 Crystal Structure and Surface Property on the NH3-SCR Reaction at Low Temperature[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2012, 28(07): 1771-1776. doi: 10.3866/PKU.WHXB201204175 shu

MnO2的晶相结构和表面性质对低温NH3-SCR反应的影响

  • 基金项目:

    国家自然科学基金(51078203) (51078203)

    国家高技术研究发展计划项目(863) (2010AA065002, 2009AA06Z301)资助 (863) (2010AA065002, 2009AA06Z301)

摘要:

采用水热法合成了两种具有相同形貌但是不同物相结构的MnO2纳米棒, 分别为隧道状和层状结构, 考察其低温NH3选择性催化还原NOx (NH3-SCR)的性能. 结果表明MnO2纳米棒的比表面积不是影响活性的主要因素, 催化剂的晶相结构和表面性质对催化活性有很大影响, 隧道状α-MnO2纳米棒的低温NH3-SCR活性明显高于层状δ-MnO2纳米棒. 结构分析和NH3程序升温脱附(NH3-TPD)实验表明, α-MnO2纳米棒的暴露晶面(110)面存在大量的配位不饱和Mn离子, 形成较多的Lewis 酸性位点, 而且α-MnO2较弱的Mn―O键和隧道结构都有利于NH3的吸附; 而δ-MnO2纳米棒的暴露晶面(001)面上的Mn离子已达到配位饱和, 所以其表面Lewis 酸性位点较少. X射线光电子能谱(XPS)和热重(TG)分析表明α-MnO2纳米棒的表面更有利于NH3和NOx的活化. 具有有利于吸附NH3和活化NH3和NOx的表面性质和晶型结构, 是α-MnO2纳米棒活性高的主要原因.

English

    1. [1]

      (1) Schneider, H.; Tschudin, S.; Schneider, M.;Wokaun, A.; Baiker,A. J. Catal. 1994, 147, 5. doi: 10.1006/jcat.1994.1109

      (1) Schneider, H.; Tschudin, S.; Schneider, M.;Wokaun, A.; Baiker,A. J. Catal. 1994, 147, 5. doi: 10.1006/jcat.1994.1109

    2. [2]

      (2) Busca, G.; Lietti, L.; Ramis, G.; Berti, F. Appl. Catal. B: Environ. 1998, 18, 1. doi: 10.1016/S0926-3373(98)00040-X(2) Busca, G.; Lietti, L.; Ramis, G.; Berti, F. Appl. Catal. B: Environ. 1998, 18, 1. doi: 10.1016/S0926-3373(98)00040-X

    3. [3]

      (3) Marban, G.; Valdes-Solis, T.; Fuertes, A. B. J. Catal. 2004, 226,138. doi: 10.1016/j.jcat.2004.05.022(3) Marban, G.; Valdes-Solis, T.; Fuertes, A. B. J. Catal. 2004, 226,138. doi: 10.1016/j.jcat.2004.05.022

    4. [4]

      (4) Qi, G. S.; Yang, R. T. J. Catal. 2003, 217, 434.(4) Qi, G. S.; Yang, R. T. J. Catal. 2003, 217, 434.

    5. [5]

      (5) Tang, X. F.; Li, J. H.; Sun, L.; Hao, J. M. Appl. Catal. B: Environ. 2010, 99, 156. doi: 10.1016/j.apcatb.2010.06.012(5) Tang, X. F.; Li, J. H.; Sun, L.; Hao, J. M. Appl. Catal. B: Environ. 2010, 99, 156. doi: 10.1016/j.apcatb.2010.06.012

    6. [6]

      (6) Kijlstra,W. S.; Brands, D. S.; Smit, H. I.; Poels, E. K.; Bliek, A.J. Catal. 1997, 171, 219. doi: 10.1006/jcat.1997.1789(6) Kijlstra,W. S.; Brands, D. S.; Smit, H. I.; Poels, E. K.; Bliek, A.J. Catal. 1997, 171, 219. doi: 10.1006/jcat.1997.1789

    7. [7]

      (7) Li, J. H.; Chen, J. J.; Ke, R.; Luo, C. K.; Hao, J. M. Catal. Commun. 2007, 8, 1896. doi: 10.1016/j.catcom.2007.03.007(7) Li, J. H.; Chen, J. J.; Ke, R.; Luo, C. K.; Hao, J. M. Catal. Commun. 2007, 8, 1896. doi: 10.1016/j.catcom.2007.03.007

    8. [8]

      (8) Lin, T.; Zhang, Q. L.; Li,W.; ng, M. C.; Xing, Y. X.; Chen,Y. Q. Acta Phys. -Chim. Sin. 2008, 24, 1127. [林涛, 张秋林,李伟, 龚茂初, 幸怡汛, 陈耀强. 物理化学学报, 2008, 24,1127.] doi: 10.1016/S1872-1508(08)60046-7(8) Lin, T.; Zhang, Q. L.; Li,W.; ng, M. C.; Xing, Y. X.; Chen,Y. Q. Acta Phys. -Chim. Sin. 2008, 24, 1127. [林涛, 张秋林,李伟, 龚茂初, 幸怡汛, 陈耀强. 物理化学学报, 2008, 24,1127.] doi: 10.1016/S1872-1508(08)60046-7

    9. [9]

      (9) Kapteijn, F.; Sin redjo, L.; Andreini, A.; Moulijn, J. A. Appl. Catal. B: Environ. 1994, 3, 173. doi: 10.1016/0926-3373(93)E0034-9(9) Kapteijn, F.; Sin redjo, L.; Andreini, A.; Moulijn, J. A. Appl. Catal. B: Environ. 1994, 3, 173. doi: 10.1016/0926-3373(93)E0034-9

    10. [10]

      (10) Tian,W.; Yang, H. S.; Fan, X. Y.; Zhang, X. B. J. Hazard. Mater. 2011, 188, 105. doi: 10.1016/j.jhazmat.2011.01.078(10) Tian,W.; Yang, H. S.; Fan, X. Y.; Zhang, X. B. J. Hazard. Mater. 2011, 188, 105. doi: 10.1016/j.jhazmat.2011.01.078

    11. [11]

      (11) Wang, C.; Sun, L.; Cao, Q. Q.; Hu, B. B.; Huang, Z.W.; Tang,X. F. Appl. Catal. B: Environ. 2011, 101, 598. doi: 10.1016/j.apcatb.2010.10.034(11) Wang, C.; Sun, L.; Cao, Q. Q.; Hu, B. B.; Huang, Z.W.; Tang,X. F. Appl. Catal. B: Environ. 2011, 101, 598. doi: 10.1016/j.apcatb.2010.10.034

    12. [12]

      (12) Brock, S. L.; Duan, N. G.; Tian, Z. R.; Giraldo, O.; Zhou, H.;Suib, S. L. Chem. Mater. 1998, 10, 2619. doi: 10.1021/cm980227h(12) Brock, S. L.; Duan, N. G.; Tian, Z. R.; Giraldo, O.; Zhou, H.;Suib, S. L. Chem. Mater. 1998, 10, 2619. doi: 10.1021/cm980227h

    13. [13]

      (13) Suib, S. L. Accounts Chem. Res. 2008, 41, 479. doi: 10.1021/ar7001667(13) Suib, S. L. Accounts Chem. Res. 2008, 41, 479. doi: 10.1021/ar7001667

    14. [14]

      (14) Liang, S. H.; Teng, F.; Bulgan, G.; Zong, R. L.; Zhu, Y. F.J. Phys. Chem. C 2008, 112, 5307. doi: 10.1021/jp0774995(14) Liang, S. H.; Teng, F.; Bulgan, G.; Zong, R. L.; Zhu, Y. F.J. Phys. Chem. C 2008, 112, 5307. doi: 10.1021/jp0774995

    15. [15]

      (15) Xiao,W.;Wang, D. L.; Lou, X.W. J. Phys. Chem. C 2010, 114,1694. doi: 10.1021/jp909386d(15) Xiao,W.;Wang, D. L.; Lou, X.W. J. Phys. Chem. C 2010, 114,1694. doi: 10.1021/jp909386d

    16. [16]

      (16) Albering, J. H. Structural Chemistry of Manganese Dioxide andRelated Compounds. In Handbook of Battery Materials; Daniel,C., Besenhard, J. O. Eds.; McGraw-Hill: New York, 1997; pp85-107.(16) Albering, J. H. Structural Chemistry of Manganese Dioxide andRelated Compounds. In Handbook of Battery Materials; Daniel,C., Besenhard, J. O. Eds.; McGraw-Hill: New York, 1997; pp85-107.

    17. [17]

      (17) Liu, F. D.; He, H.; Ding, Y.; Zhang, C. B. Appl. Catal. B: Environ. 2009, 93, 194. doi: 10.1016/j.apcatb.2009.09.029(17) Liu, F. D.; He, H.; Ding, Y.; Zhang, C. B. Appl. Catal. B: Environ. 2009, 93, 194. doi: 10.1016/j.apcatb.2009.09.029

    18. [18]

      (18) Wang, Z. M.; Kanoh, H. Thermochim. Acta 2001, 379, 7. doi: 10.1016/S0040-6031(01)00596-2(18) Wang, Z. M.; Kanoh, H. Thermochim. Acta 2001, 379, 7. doi: 10.1016/S0040-6031(01)00596-2

    19. [19]

      (19) Chen, S. H.; Niu, J. Z.; Liu, J. X.; Li, S. B. Chin. J. Chem. Phys.1999, 12, 176. [陈善宏, 牛建中, 刘新建, 李树本. 化学物理学报, 1999, 12, 176.](19) Chen, S. H.; Niu, J. Z.; Liu, J. X.; Li, S. B. Chin. J. Chem. Phys.1999, 12, 176. [陈善宏, 牛建中, 刘新建, 李树本. 化学物理学报, 1999, 12, 176.]

    20. [20]

      (20) Wang, Z. M.; Tezuka, S.; Kanoh, H. Chem. Mater. 2001, 13,530. doi: 10.1021/cm0007609(20) Wang, Z. M.; Tezuka, S.; Kanoh, H. Chem. Mater. 2001, 13,530. doi: 10.1021/cm0007609

    21. [21]

      (21) Wang, Z. M.; Tezuka, S.; Kanoh, H. Chem. Lett. 2000, 29, 560.(21) Wang, Z. M.; Tezuka, S.; Kanoh, H. Chem. Lett. 2000, 29, 560.

    22. [22]

      (22) Lee, S. J.; Gavriilidis, A.; Pankhurst, Q. A.; Kyek, A.;Wagner,F. E.;Wong, P. C. L.; Yeung, K. L. J. Catal. 2001, 200, 298. doi: 10.1006/jcat.2001.3209(22) Lee, S. J.; Gavriilidis, A.; Pankhurst, Q. A.; Kyek, A.;Wagner,F. E.;Wong, P. C. L.; Yeung, K. L. J. Catal. 2001, 200, 298. doi: 10.1006/jcat.2001.3209

    23. [23]

      (23) Larachi, F.; Pierre, J.; Adnot, A.; Bernis, A. Appl. Surf. Sci.2002, 195, 236. doi: 10.1016/S0169-4332(02)00559-7(23) Larachi, F.; Pierre, J.; Adnot, A.; Bernis, A. Appl. Surf. Sci.2002, 195, 236. doi: 10.1016/S0169-4332(02)00559-7

    24. [24]

      (24) Wu, Z. B.; Jin, R. B.; Liu, Y.;Wang, H. Q. Catal. Commun.2008, 9, 2217. doi: 10.1016/j.catcom.2008.05.001(24) Wu, Z. B.; Jin, R. B.; Liu, Y.;Wang, H. Q. Catal. Commun.2008, 9, 2217. doi: 10.1016/j.catcom.2008.05.001

    25. [25]

      (25) Kang, M.; Park, E. D.; Kim, J. M.; Yie, J. E. Appl. Catal. A: Gen. 2007, 327, 261. doi: 10.1016/j.apcata.2007.05.024(25) Kang, M.; Park, E. D.; Kim, J. M.; Yie, J. E. Appl. Catal. A: Gen. 2007, 327, 261. doi: 10.1016/j.apcata.2007.05.024

    26. [26]

      (26) Giovanoli, R. Thermochim. Acta 1994, 234, 303. doi: 10.1016/0040-6031(94)85154-9(26) Giovanoli, R. Thermochim. Acta 1994, 234, 303. doi: 10.1016/0040-6031(94)85154-9

    27. [27]

      (27) Lemus, M. A.; Lopez, T.; Recillas, S.; Frias, D. M.; Montes, M.;Delgado, J. J.; Centeno, M. A.; Odriozola, J. A. J. Mol. Catal. A: Chem. 2008, 281, 107. doi: 10.1016/j.molcata.2007.10.037

      (27) Lemus, M. A.; Lopez, T.; Recillas, S.; Frias, D. M.; Montes, M.;Delgado, J. J.; Centeno, M. A.; Odriozola, J. A. J. Mol. Catal. A: Chem. 2008, 281, 107. doi: 10.1016/j.molcata.2007.10.037

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  1159
  • 文章访问数:  2192
  • HTML全文浏览量:  41
文章相关
  • 发布日期:  2012-06-07
  • 收稿日期:  2012-03-06
  • 网络出版日期:  2012-04-17
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章