Sr 掺杂羟基磷灰石负载Co3O4 催化N2O 分解
2021-09-10刘晓丽王永钊赵永祥
刘晓丽,王永钊,赵永祥
(1.山西大学精细化学品教育部工程研究中心,山西 太原 030006;2.山西大学化学化工学院,山西 太原 030006)
N2O 主要来源于硝酸和己二酸生产过程,化石燃料和生物质燃烧,以及汽车尾气的排放[1-3]。N2O 不仅加速了臭氧层的消耗,而且表现出强烈的温室效应,其全球变暖潜能值比CO2高310 倍[4]。随着经济社会的快速发展,N2O 排放量呈现出持续加速增长趋势[5]。因此,研究开发N2O 减排技术显得尤为重要。在众多消除N2O 方法中,直接催化分解因其效率高、不产生二次污染且成本相对较低等优势成为研究的重点[6]。
N2O 直接分解催化剂包括贵金属催化剂[7-9]、非贵金属氧化物催化剂[10-12]和离子交换沸石催化剂[13,14]。贵金属催化剂不仅催化效率高,且具有良好的稳定性,但高成本限制了其在N2O 催化分解中的应用[15]。离子交换沸石虽然拥有良好的催化活性,但当进料气中存在H2O 时,其结构不稳定导致催化活性降低[16]。非贵金属氧化物催化剂因其高活性、高稳定性、低成本等优势受到研究者的青睐[17],其中,最具代表性的尖晶石Co3O4含有两种不同价态的金属离子(Co3+、Co2+),可有效形成氧化还原对,表现出良好的催化性能。然而单一Co3O4催化剂在焙烧与反应过程中易烧结,从而造成催化活性下降[18]。掺杂Co3O4催化剂尽管由于Co3O4与掺杂氧化物间存在相互作用,表现出较高的催化活性和热稳定性,但N2O 分子的活化通常发生在气固界面,导致催化剂中尖晶石Co3O4活性相未被充分利用[19-21]。张涛等[22-24]制备了各种金属取代的六铝酸盐催化剂,深入研究了制备过程、晶体结构以及相组成等各种因素对催化剂催化N2O 分解性能的影响。……
