用于NOx低溫下吸附還原的CoOx/CeO2二元氧化物的制備

劉海弟 魏連啟 岳仁亮 陳運法

(中國科學院過程工程研究所多相復雜系統國家重點實驗室，北京 100190)

用于NOx低溫下吸附還原的CoOx/CeO2二元氧化物的制備

劉海弟＊魏連啟 岳仁亮 陳運法

(中國科學院過程工程研究所多相復雜系統國家重點實驗室，北京 100190)

研究了以多孔二氧化硅微球和活性炭為載體制備NOx吸附/還原催化劑的方法，摸索了最佳Ce/Co物質的量的比例。采用低溫氮吸附方法測定了樣品的BET比表面和孔容，利用XRD方法表征了樣品中所摻雜的金屬元素的晶型。研究發現：當nCe/nCo=75/25時，材料獲得最佳NOx吸附能力，當以多孔二氧化硅微球作載體時，材料對于NOx的吸附主要來自CoOx和CeO2的二元氧化物；當以活性炭作為載體時，活性炭參與了NOx的吸附，因此其吸附容量大大提高。對NOx的吸附機理進行了探討，并研究了樣品的NH3還原性質。

氮氧化物；氧化鈰；氧化鈷；吸附；還原

燃煤電廠鍋爐、鋼鐵企業燒結機等固定源造成的氮氧化物(NOx)排放已成為我國最主要的大氣污染源之一[1]。我國是世界最大鋼鐵生產國，鋼鐵燒結煙氣NOx排放約占NOx總排量10%，尚未采用脫硝處理，已嚴重威脅我國生態環境。

燃煤鍋爐煙氣的NOx污染控制一直是人們關注的熱點，目前已發展了選擇性非催化還原(SNCR)[2]和選擇性催化還原(SCR)[3]等脫硝技術用于控制NOx排放，并已有相對成熟的技術投入使用。然而不同燃煤鍋爐煙氣，鋼鐵行業的燒結煙氣很難直接采用SNCR或SCR技術加以處理，因為首先：燒結煙氣溫度較低(＜200℃)難以達到SNCR方法的窗口溫度(＞800℃)，也明顯低于 SCR方法的窗口溫度(＞300 ℃)；其次燒結煙氣流量大、NOx濃度低，當采用SNCR方法處理時，加入煙氣中的還原劑不能有效發揮作用。

NOx儲存還原技術(NSR)是通過 “NOx催化儲存-催化還原”循環操作凈化富氧尾氣的NOx[4-7]。該方法是先通過催化劑將煙氣中的低濃NOx吸收，然后在更高溫度下通過還原劑使催化劑再生，其理論上比較適合燒結煙氣脫硝。目前已有將M-Ba-Al等三元物系用于NSR操作的報道(M代表貴金屬)[8-10]，然而由于采用昂貴的貴金屬，其應用受到限制。眾所周知，稀土具有特殊的4f電子層、大離子半徑、適度堿性和氧化還原性，因此稀土元素在制備NSR催化劑方面很有前途。Machida[11]報道了采用CeO2和MnOx二元氧化物吸收并還原NOx的方法，然而其NOx吸附容量低于 0.2[mmolNOx·g-1催化劑]，工業應用前景不佳。目前研究較多的M-Ba-Al三元物系催化劑的NOx吸附容量一般低于60[μmolNOx·g-1催化劑][12]；康守方[13]采用 Pt和Cu-Mg-Al水滑石制備了NOx吸附-還原阱催化劑，但其NOx吸附容量＜0.175[mmolNOx·g-1催化劑]，如此低的吸附容量雖然在貧燃發動機上具有一定應用價值，但對于燒結機煙氣處理意義不大。倪哲明[14]和曹根庭[15]等利用水滑石類材料進行了NOx的吸附研究，并獲得了很高的NOx吸附容量(≈1500[mgNOx·g-1催化劑])，然而其NOx主要成分為NO2，其吸收過程和工業實際相去甚遠。本研究旨在充分利用稀土元素(Ce)的氧化還原能力和絡合能力，在避免采用昂貴的貴金屬的基礎上制備出相對廉價且吸附容量較高的NOx吸附/還原催化劑。

1 實驗部分

1.1 主要原料和試劑

丙酮(CH3COCH3)、硝酸鈰[Ce(NO3)3·6H2O]、硝酸鈷[Co(NO3)2，50%，ω]均為分析純，北京益利化學試劑公司。多孔二氧化硅微球，青島海浪硅膠干燥劑廠，其掃描電子顯微鏡照片和比表面信息見下文?；钚蕴浚本┗钚蕴繌S，297～840 μm，其比表面信息見下文，NO 標準氣體(1 MPa，含 NO 5 mL·L-1,其余為平衡N2)，北京華元氣體化工有限公司。下文中的NOx代表NO和NO2的混合物，組成決定于溫度以及其中的O2濃度。

1.2 實驗方法

1.2.1 活性炭載體的前處理

將15 g活性炭顆粒浸漬于100 mL 20wt%的硝酸中，在回流下加熱至沸騰，再緩慢加入100 mL 20wt%硝酸，加熱回流下氧化3 h，濾出后充分洗滌，空氣中100℃下烘干。

1.2.2 吸收材料的制備

將一定量的Ce(NO3)3·6H2O和Co(NO3)2溶于丙酮中，并加入稱量好的多孔二氧化硅微球或活性炭顆粒，在旋轉蒸發儀上于30℃下蒸發至干，烘箱內100℃干燥5 h，以二氧化硅微球為載體的樣品在馬弗爐中450℃空氣氣氛下灼燒4 h，樣品命名為Si-CeCoy-z，其中y為Co的物質的量的百分比(nCo/(nCe+nCo)×100%)，z 代表樣品中金屬元素的摻雜量(mol·g-1多孔二氧化硅微球)；以活性炭顆粒為載體的樣品則在氮氣氣氛下灼燒4 h，以經過前處理的活性炭為載體的樣品命名為oxAC-Coy-z，以未經前處理的活性炭為載體的樣品命名為AC-Coy-z，其中y的意義同上，而z代表樣品中金屬元素的摻雜量(mol·g-1活性炭載體)

1.2.3 樣品的表征

將樣品研磨粉碎后，采用Philip X′Pert Pro型X射線衍射分析儀分析其中金屬氧化物的晶型(測試條件：Cu靶，Kα射線,Ni濾波，管電壓40 kV，電流30 mA，λ =0.154 18 nm；2θ范 圍 10°～90°； 步 長0.017°)。用JSM-6700F型場發射掃描電子顯微鏡分析樣品的外形和斷面形貌(加速電壓30 kV)，采用Beckman Coulter SA3100型氮吸附比表面儀測定其比表面和孔容(250℃、抽真空狀態下預處理5 h)。

1.2.4 吸附性能和還原性能的表征

圖1 NOx吸附裝置圖Fig.1 Graphic representation of the setup for NOxadsorption

在圖1所示的裝置上進行樣品的NOx吸附和NH3還原性能表征，為了氣體分布均勻，每次實驗中預先在石英燒結板上鋪墊1 g石英砂，以二氧化硅微球為載體的催化劑每次加入0.5 g；以活性炭為載體的催化劑每次加入0.25 g，反應氣流量為7.2 L·h-1，在NOx吸收過程中，實驗氣體組成為：NOx：0.2 mL·L-1(266 mg·m-3以 NO 計)，O218%，其余為平衡氮氣，反應溫度150℃。采用氮氧化物檢測管(檢測范圍 0～300 mg·m-3)測定尾氣中的 NOx濃度。在催化劑床層吸附飽和后，用氬氣吹掃床層并升溫至200℃，然后通入氮氣和氨氣的混合氣對所吸附的NOx進行還原，氣量仍為 7.2 L·h-1，氨氣濃度 0.5 mL·L-1，檢測出口中NOx的含量和NH3含量，還原反應結束后再以氬氣吹掃床層至室溫，進而以氮氣為載氣進行程序升溫脫附(室溫～500℃，5℃·min-1)

2 結果與討論

2.1 樣品的NOx吸附效果

在圖1所示的裝置中進行樣品的NOx吸附性能表征，反應溫度為150℃時的氣體流出曲線如圖2所示。由圖可知，Ce和Co的摻雜對NOx的吸收有明顯的協同作用，當單獨摻雜CoO2和CeO2的情況下，樣品對NOx的吸收性能很差，樣品Ce100-Co0-0.0017在通氣后20 min以內完全穿透；而樣品Ce0-Co100-0.0017則在通氣以后10 min左右完全穿透。當Ce和Co以適當比例配合的時候，樣品可以獲得較好的NOx吸收效果。實驗中嘗試了nCe/nCo為100/0、20/80、40/60、60/40、75/25、80/20 和 100/0 這幾個配比。從結果可以看出，當nCe/nCo=75/25時效果最佳,樣品Ce75-Co25-0.0017在通氣50 min完全穿透，而更高負載量的樣品Ce75-Co25-0.0051需要70 min完全穿透。由于進一步提高Ce和Co的負載量會導致前驅體Ce(NO3)3和Co(NO3)2太多而無法全部容納于多孔二氧化硅微球的孔道中，因此沒有嘗試更高的Ce和Co的摻雜量，而nCe和nCo的最佳比例為75/25。

圖2 不用樣品對含NOx氣體的流出曲線Fig.2 Effluent line of NOxstream under various samples

為了進一步提高催化劑的NOx吸附容量，我們在固定nCe/nCo最優比例為75/25的前提下、采用活性炭為載體制備了一系列NOx吸附劑。由于Ce和Co的催化氧化作用，活性炭會在300℃左右的空氣中發生燃燒，因此以活性炭為載體的樣品在負載Ce(NO3)3和Co(NO3)2后均在氮氣氣氛進行灼燒，灼燒溫度選擇300、400、500和600℃。其吸收結果如圖3所示，可知樣品AC-Co25-0.0017的NOx吸附容量明顯高于Si-Co25-0.0017，在吸附劑用量減半(僅0.25 g)的情況下，400℃煅燒的樣品需要120 min才能完全穿透，其NOx飽和吸附量為11.5 mg NO·g-1催化劑。

圖3 樣品AC-Co25-0.0017對含NOx氣體的流出曲線Fig.3 Effluent line of NOxstream for AC-Co-0.0017

該結果可能有兩個原因，第一，活性炭比表面遠高于多孔二氧化硅，因此CeO2和CoOx可能以更加微小的晶簇狀態散布于其表面，分散更加均勻，促進了NOx的氧化和吸收。第二：活性炭的表面活性基團很可能參與了NOx的貯存，因此在Ce和Co的摻雜量和摻雜比例不變的情況下，材料的NOx吸附量較樣品Si-Co25-0.0017大幅度提高。在不同溫度下灼燒的樣品NOx有所差異的現象可以這樣解釋：當灼燒溫度較低(如300℃)時，樣品表面的Ce(NO3)3和Co(NO3)2可能沒有完全分解，仍殘留有部分硝酸鹽物種，因此其NOx的吸附量不高；而當樣品在400℃灼燒時，其表面硝酸鹽物種被充分的分解去除，所以NOx吸附量提高。同時，惰性氣體下灼燒活性炭有利于其表面堿性的增強[16]，故400℃灼燒使材料表面的堿性官能團增多，因此這時材料的NOx吸附容量較高。當樣品在500和600℃下灼燒時，過高的灼燒溫度可能導致活性炭表面堿性基團脫氧而轉化為相對惰性的基團，這不利于對NOx的吸收，因此其NOx吸附量反而下降。實驗中還研究了空白活性炭對NOx的吸附效果，可知未經摻雜的活性炭對NOx的吸附能力低下，其原因可能在于空白活性炭對NO的氧化能力差，只能以物理吸附的方式吸收少量NOx。

基于上述考慮，從調控載體表面堿性基團數量的角度可以明顯的提高樣品的NOx吸附量。因此對活性炭載體進行HNO3預氧化處理，提高其表面的含氧活性基團數量，進而在負載Ce(NO3)3和Co(NO3)2后于氮氣中400℃灼燒，使其表面含氧活性基團轉化為堿性基團[16]，則有望繼續提高其NOx吸附量。該實驗結果如圖4所示：可知預氧化操作可以進一步提高樣品的NOx吸附量至19.3 mg·g-1催化劑左右，是樣品Si-Co25-0.0051吸附量的近6倍。同時在固定nCe/nCo=75/25的前提下研究了不同Ce、Co負載量對樣品NOx吸附量的影響，由結果可知Ce和Co的負載量在0.5 mmol·g-1活性炭的情況下獲得最優的NOx吸附效果，當負載過高和過低時，NOx的吸附容量都有所下降。

圖4 以預氧化活性炭為載體的不同負載量樣品對含NOx氣體的流出曲線Fig.4 Effluent line of NOxstream for samples with pre-oxidized active carbon used as support under various doping amounts

為什么采用多孔二氧化硅微球為載體時樣品的NOx吸附量隨金屬摻雜量的增大而增大，而采用活性炭為載體時樣品的NOx吸附量在金屬摻雜量為0.0005 mol·g-1活性炭時取得最大值？其原因很可能在于兩種吸附劑不同的吸附機理：當采用二氧化硅為載體時，弱酸性的二氧化硅表面對NOx的吸附沒有任何貢獻，因此對NOx的吸收都來自CeO2/CoOx晶體團簇，由于Co摻雜的CeO2具有很好的催化氧化能力，使NO很快被氧化為NO2，進而與Ce的4f電子層空軌道相作用并被吸附于弱堿性的CeO2顆粒上[11]，另外有少部分可能吸附于CoOx上，當CeO2/CoOx二元氧化物表面被NO2飽和時，樣品便失去了氧化和吸附NOx的能力，因此樣品的NOx吸附量和Ce、Co的摻雜量呈大致的線性正相關，其機理很可能如圖5所示：

圖5 以二氧化硅微球為載體的樣品對NOx可能的吸附機理Fig.5 Proposed NOx-adsorption mechanism of the samples with silica sphere used as support

當采用活性炭作為載體時，反應氣中的NO同樣被CeO2/CoOx二元氧化物所氧化，但產生的硝酸鹽物種很可能會從CeO2/CoOx的晶體團簇上擴散至臨近的活性炭表面的堿性基團上去，從而減緩了CeO2/CoOx的晶體團簇失活的過程，因此材料的NOx吸附量顯著提高。其可能的吸附機理如圖6所示：當Ce、Co的負載量 較 低 時(如 圖中 A，oxAC-Co25-0.0002)，只有CeO2/CoOx晶體團簇附近的活性炭表面參與了NOx的吸附，因此吸附容量較低；當Ce、Co的負載量達最優值時(如圖中 B，oxAC-Co25-0.0005)，絕大部分的活性炭表面都參與了NOx的吸附，因此NOx吸附量達到極值；當Ce、Co的負載量過高時(如圖中C,oxAC-Co25-0.001)，大量的活性炭表面被CeO2/CoOx晶體團簇覆蓋，而CeO2/CoOx二元氧化物對NOx吸附的貢獻小于活性炭表面，因此其NOx吸附容量反而下降。

2.2 樣品在NOx吸附后的還原效果

圖6 以活性炭為載體時材料表面可能的NOx吸附機理Fig.6 Proposed NOx-adsorption mechanism on the surface of the sample when active carbon used as support

圖 7 A:oxAC-Co25-0.0005 的 NH3還原結果；B:經還原后 oxAC-Co25-0.0005的 NOx-TPD 和 NH3-TPD曲線Fig.7 A:NH3reduction results of oxAC-Co25-0.0005;B:NOx-TPD and NH3-TPD profiles of reduced oxAC-Co25-0.0005

對吸附飽和NOx的樣品oxAC-Co25-0.0005進行了NH3還原的研究，還原反應的溫度為200℃，還原氣體為NH3和N2的混合氣，其中NH3含量為0.5 mL·L-1，樣品量仍為 0.25 g，氣體流量 7.2 L·h-1。還原過程中不斷檢測尾氣中的NOx和NH3濃度。當尾氣中 NH3含量達到 20 mg·m-3(即 0.026 ml·L-1)時停止還原實驗。用Ar氣吹掃床層至室溫再以50 mL·min-1的N2為載氣以5℃·min-1的升溫速度進行程序升溫脫附，并檢測其出口當中的NH3和NOx濃度。其實驗結果如圖7A所示：在200℃下向吸附飽和的oxAC-Co25-0.0005中通入NH3時，尾氣中的NH3濃度在反應的前85 min幾乎檢不出，這說明NH3和吸附在oxAC-Co25-0.0005的硝酸鹽物種發生了生成N2的反應；同時可知，在反應的前20 min內有少量的NOx逸出，這可能是樣品oxAC-Co25-0.0005單齒配位的硝酸鹽物種在200℃輕微分解的結果。當還原反應進行到85 min時，尾氣中NH3的濃度逐漸增加，很可能是因為oxAC-Co25-0.0005當中的大部分硝酸鹽物種已經被NH3還原。對還原后的oxAC-Co25-0.0005進行的程序升溫脫附結果如圖7B所示，在100～140℃間出現了微小的NH3脫附峰，這可能是被活性炭孔道物理吸附的NH3在加熱下脫附所致。在210～450℃之間出現了NOx的脫附峰，其峰高很低，這是單齒配位和雙齒配位的硝酸鹽物種分解的結果[11]，該現象說明樣品中仍然殘留極少量未被還原的硝酸鹽物種。從總的還原反應結果來看，＞90%的NOx被還原。實驗中還表征了經過還原反應的oxAC-Co25-0.0005的NOx吸附能力，結果表明其NOx吸附能力沒有明顯的變化，經過6次NOx的吸附/還原循環，樣品都表現出了穩定的NOx吸附/還原能力。

2.3 樣品的比表面分析

表1 給出了樣品 Si-Co0-0.0017～Si-Co100-0.0017、Si-Co25-0.0026、Si-Co25-0.0034、Si-Co25-0.0051 的比表面分析結果。從結果可以看出，實驗所采用的多孔二氧化硅微球載體具有較大的比表面和豐富的孔道，隨著金屬元素的摻雜，比表面有所下降。在摻雜的金屬元素物質的量數相同的條件下，Ce的摻雜量越多，樣品的比表面越低、且孔容越小，這是因為相對于Co而言，Ce的氧化物具有更高的密度和更大原子半徑，而且其自身的比表面很低，當在多孔二氧化硅內部孔道分散時，Ce的氧化物更容易降低樣品的比表面并占據更多的孔道空間。在相同的Ce/Co物質的量的比的條件下，摻雜的金屬元素越多，樣品的比表面和孔容也越低。

表1 樣品的BET分析結果Table 1 BET results of the samples

測試可知空白活性炭載體的比表面為1216 m2·g-1，樣品 AC-Co25-0.0017的比表面竟然降低至791 m2·g-1，這很可能有兩個原因：第一是因為CeO2和CoOx的摻雜；第二是因為Ce和Co的硝酸鹽在空氣下烘干過程中已經表現出了較強的氧化能力，使活性炭載體的比表面因氧化而損失?？瞻谆钚蕴繕悠吩贖NO3預氧化后比表面也銳減至801 m2·g-1，可見HNO3預氧化可明顯破壞活性炭石墨相結構，顯著降低其比表面和孔容。oxAC-Co25-0.0002～0.001的比表面積均在 700～800 m2·g-1之間，而樣品oxAC-Co25-0.0015 和 oxAC-Co25-0.002 的比表面則分別降低至531和423 m2·g-1，這很可能是因為CeO2和CoOx摻雜量過高，導致載體表面嚴重氧化所致。結合前述的NOx吸收實驗的結果可知，材料的NOx吸附容量不完全由比表面來決定，表面上酸、堿吸附基團的數量很可能是決定NOx吸附量的重要因素。

2.4 樣品的SEM分析

圖 8A、B、C 分別給出了樣品 Si-Co25-0.0051 的顆粒掃描照片、斷面掃描照片和空白二氧化硅載體的斷面掃描照片。由圖8A可知，樣品Si-Co25-0.0051 為球形度很好的粒子， 尺寸在 200～500 μm之間。由圖8C可知空白二氧化硅載體具有多孔的斷面結構，其內部孔道比較發達；從圖8B可以看出，由于CeO2和CoOx的摻雜量較大，樣品Si-Co25-0.0051的斷面上出現了明顯的摻雜物。圖8D、E分別給出了樣品oxAC-Co25-0.0005的顆粒掃描照片和斷面掃描照片，可知oxAC-Co25-0.0005為形狀無規則的顆粒，由于其CeO2和CoOx的摻雜量不高，其斷面仍然比較光滑，沒有明顯的摻雜物出現，這表明NOx的吸附容量不完全決定于CeO2和CoOx的摻雜量。

圖8 A:二氧化硅載體SEM照片;B:Si-Co25-0.0051的斷面SEM照片;C:二氧化硅載體斷面SEM照片;D:oxAC-Co25-0.0005的 SEM照片;E:oxAC-Co25-0.0005的斷面 SEM 照片Fig.8 A:SEM micrographs of the silica support;B:SEM of the transect of Si-Co25-0.0051;C:SEM of the transect of silica support;D:SEM of oxAC-Co25-0.0005;E:SEM of the transect of oxAC-Co25-0.0005

2.5 樣品的XRD分析

圖9給出了樣品和多孔二氧化硅載體的XRD圖，由圖可知，二氧化硅載體為常見的無定形結構。樣品Si-Co100-0.0017當中的Co元素主要以Co3O4的形式存在，由于其顆粒微小，而且分散在無定形二氧化硅顆粒的孔道內部，所以其衍射峰強度較弱，樣品 Si-Co80-0.0017、Si-Co60-0.0017 和 Si-Co40-0.0017的XRD圖中可以看到Co3O4和CeO2的衍射峰共存，其原因是兩種氧化物互相摻雜。隨著Co含量的減少和Ce含量的加大。比較上述幾個樣品可以看到：Co含量的增大導致CeO2的各衍射峰不斷向高角度移動，計算可知CeO2的晶格參數從Si-Co80-0.0017 的 0.540 nm 降低至 Si-Co60-0.0017 的 0.533 nm，這表明Co3+和Co2+很可能對CeO2晶格中的Ce4+發生了部分替換，導致了CeO2晶格參數的降低，換言之，部分Co3O4和CeO2之間形成了固溶體。樣品Si-Co25-0.0017 和 Si-Co20-0.0017 的 XRD 圖中只存在單一的CeO2的衍射峰，其中Co元素很可能以固溶體的形式摻雜于CeO2中，其存在方式尚不能確定，結合NOx吸附實驗結果可以推斷：由Co3O4和CeO2組成的固溶體很可能對NO的氧化和NO2的吸附具有重要作用。

圖9 以二氧化硅為載體的樣品的XRD圖Fig.9 XRD patterns of samples with silica used as support

圖10給出了以活性炭為載體的樣品的XRD圖，由圖可知，空白的活性炭載體在27°和45°附近分別出現了對應于石墨(002)面和(110)面的衍射峰，這是較為常見的活性炭衍射圖。經過HNO3加熱氧化后的活性炭的圖中，石墨相(002)面和(110)面的衍射峰幾乎完全消失，這表明HNO3加熱氧化可以顯著的破壞石墨相結構，并使活性炭的結構趨于無序，這和BET測試的結果非常一致；這種石墨相被嚴重破壞的活性炭雖然比表面有所下降，但對NOx的吸附能力卻大大增加，原因很可能是HNO3氧化和N2下灼燒使其表面產生了對NOx吸附有貢獻的活性基團。 oxAC-Co25-0.0005～oxAC-Co25-0.002 這 4 個樣品的XRD圖和Si-Co25-0.0017的圖非常類似，其中的CoOx組分也可能因為形成固溶體而均勻分散在CeO2相中，因此不能在XRD圖中找到其衍射峰。

圖10 以活性炭為載體的樣品的XRD圖Fig.10 XRD patterns of samples with active carbon used as support

3 結 論

制備了一系列以CoOx/CeO2二元氧化物為活性氧化組分的NOx吸附/還原催化材料。研究發現當Co和Ce的物質的量的比為25/75時，材料獲得最佳的NOx氧化吸收性能。當采用多孔二氧化硅為載體時，材料的NOx吸附量隨Co和Ce的摻雜增加而增加，當Ce和Co的摻雜達到0.0051 mol金屬·g-1二氧化硅載體時，材料的NOx吸附量可達3.5 mg NO·g-1催化劑。當采用活性炭為載體時，材料的NOx吸附容量大大增加，其最優樣品的NOx吸附量可達19.3 mg NO·g-1催化劑。研究了樣品吸附飽和后的NH3還原性能，可知所吸收的NOx可以被NH3成功還原，樣品在經過6次吸附/還原循環后其吸附和催化還原性能保持不變。樣品通過BET和XRD分析研究了樣品的比表面和晶型特征，發現CoOx和CeO2之間很可能有固溶體形成，當以活性炭為載體時，活性炭表面的堿性基團參與了NOx的儲存。

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Preparation of CoOx/CeO2Binary Oxides for NOxStorage and Reduction at Low Temperature

LIU Hai-DiWEI Lian-QiYUE Ren-Liang CHEN Yun-Fa
(State Key Laboratory of Multi-Phase Complex Systern,Institute of Process Engineering,Chinese Academy of Science,Beijing 100190)

The preparation of NOxstorage and reduction catalyst using porous silica bead and active carbon as the support was studied.The optimized molar ratio of Co to Ce was obtained.The low temperature nitrogen adsorpdesorption was employed to measure the surface area and pore volume of the samples.The crystal structure of the metal element in the catalyst was investigated by XRD analysis.The results indicate that the best NOxadsorption performance is achieved when the nCe/nCo=75/25.When porous silica sphere is utilized as the support,the NOxis mainly adsorbed by the binary oxide composed of CoOxand CeO2;however,when the active carbon is used as the support,it makes obvious contribution in NOxadsorption,as a result,the NOxadsorption capacity of the sample is greatly increased.An adsorption mechanism upon NOxis also proposed and the NH3reduction behavior of the sample was investigated.

NOx;CeO2;CoOx;adsorption;reduction

O643

A

1001-4861(2010)05-0749-08

2009-12-07。收修改稿日期：2010-02-24。

國家高技術研究發展計劃(863)(No.2007AA03Z439)資助項目。

＊通訊聯系人。 E-mail：liuhaidi@home.ipe.ac.cn

劉海弟，男，34歲，副研究員；研究方向：環境凈化材料。