刘赵穹
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马骏
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张昭良
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梁均方
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杨锡尧
催化学报
用XRD, XPS, CO-TPR, NH3-TPD, SO2-TPD和IR等方法表征了SnO2-TiO2固溶体催化剂的物理化学性质. 不同配比的SnO2和TiO2均可形成均一的具有金红石结构的连续固溶体,其晶粒度比单纯的SnO2或TiO2的晶粒度小. SnO2-TiO2固溶体的比表面积随SnO2含量的增大呈火山形变化,说明在SnO2-TiO2固溶体中SnO2可阻止TiO2由锐钛矿型变为金红石型过程中比表面积的减小,而TiO2则提供了维持大表面的结构框架. SnO2倾向于在固溶体表面偏析,固溶体的表面氧含量高于单纯SnO2的表面氧含量而低于单纯TiO2的表面氧含量. SnO2, TiO2和SnO2-TiO2表面含有能被CO还原的吸附氧和晶格氧,被还原的SnO2, TiO2和SnO2-TiO2的表面晶格氧的数量仅占所有晶格氧的0.001%, 说明CO只使部分晶格氧还原并生成氧阴离子空穴. TiO2表面没有酸性, SnO2和SnO2-TiO2呈微弱酸性. 经CO还原的SnO2-TiO2上存在大量的强碱中心,说明SnO2和TiO2之间发生了协同作用. SnO2-TiO2固溶体的这些物化性质均十分有利于SO2+NO+CO的氧化还原反应.
关键词:
二氧化锡
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二氧化钛
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固溶体
,
物理化学性质
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表征
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协同效应
刘赵穹
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马骏
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杨锡尧
催化学报
采用显微红外光谱、漫反射红外光谱、瞬变应答反应以及催化剂活性测试等实验手段,对SnO2-TiO2催化剂上SO2+CO,NO+CO和SO2+NO+CO (SRSN)反应的机理及活性位进行了综合研究. 结果表明, SO2+CO和NO+CO反应按典型的Redox机理进行,催化剂的表面晶格氧 [O]和氧阴离子空穴 [□]( [O]- [□])是Redox反应的活性位. 对于SO2+CO反应,其 [O]- [□]位于SnO2-TiO2催化剂中邻近Sn离子和邻近Ti离子的位置,邻近Ti离子的 [O]- [□]的活性比邻近Sn离子的 [O]- [□]的活性高. NO+CO反应主要在邻近Sn离子的 [O]- [□]中心上进行. 对于SRSN反应,其中的SO2+CO反应的机理及催化剂的活性位与单纯的SO2+CO反应相同,而其中的NO+CO反应按两种机理进行: 一种和单纯的NO+CO反应相同,即按一般的Redox机理进行,其活性位为邻近Sn离子的 [O]- [□]中心; 另一种按SO2促Redox反应机理进行,其活性位为表面活性硫物种 [SO]*.
关键词:
二氧化锡
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二氧化钛
,
固溶体
,
一氧化碳
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还原
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二氧化硫
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一氧化氮
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反应机理
,
活性位
刘赵穹
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马骏
,
杨锡尧
催化学报
采用共沉淀法制备了不同SnO2含量的SnO2-TiO2固溶体催化剂. 发现该催化剂对以CO为还原剂同时还原SO2和NO生成S和N2的反应具有高活性和高稳定性. SnO2含量为50%(摩尔分数)的样品活性最高,在350 ℃, 0.052 5% SO2, 0.052% NO, 0.208% CO和空速 3 000 h-1的条件下,NO转化率接近100%, SO2转化率为88%, S和N2的选择性都接近100%,反应过程中没有剧毒气体COS生成. 对于SO2+CO反应,该样品也显示了极高的活性,在350 ℃, 0.105% SO2, 0.208% CO和空速 3 000 h-1的条件下,SO2转化率达98%, S的选择性近100%. 但该催化剂对NO+CO反应的催化活性不高,在350 ℃, 0.102 5% NO, 0.208% CO,空速 3 000 h-1的条件下, NO的转化率仅为50%. 上述结果表明, SO2对NO+CO反应具有促进作用. 单独的SnO2或TiO2对SO2+CO, NO+CO或SO2+NO+CO反应的催化活性都很低,但SnO2和TiO2形成SnO2-TiO2固溶体后催化活性显著增大,说明SnO2和TiO2之间产生了协同效应.
关键词:
二氧化锡
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二氧化钛
,
固溶体
,
一氧化碳
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还原
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二氧化硫
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一氧化氮
,
废气处理
