一种NH3-SCR反应催化剂MOFs的研制开题报告

 2020-02-10 10:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

1、研究意义:随着国民经济的不断发展和人民生活水平的显著提升,越来越多的人在追求自身身心健康的同时开始逐渐注重环境的保护,寻求人与自然生态的协调发展。但是,现如今的环境问题却并不如人所愿,各种恶劣天气频频出现,在全国大部分地区出现的雾霾受到人们的热切关注,这种空气污染现象不仅仅威胁着人类的身心健康,也对人类经济社会的发展产生了消极的影响。

大气污染中最主要的是氮氧化物(nox)的污染,对人类的生活环境和身体健康有极大的危害。氮氧化物(nox)主要为一氧化氮和二氧化氮,且氮氧化物(nox)具有不同程度的毒性,污染了大气。大气中的氮氧化物(nox)主要有两类来源,一类是自然来源,一类是人为来源。自然来源是指大气中的氮气和氧气受雷电的影响发生化学反应,最终作为氮肥用于植物的吸收,从而进入生物圈进行氮循环。这类来源对人类的出行和生命健康的影响很小。人为制造的氮氧化物(nox)占据了大气污染的主要部分,主要包括含氮燃料燃烧产生的大氧化物,生产厂以及汽车的尾气排放,生物体的腐烂以及氨基酸的分解,对人类的出行,健康和环境有极大危害。氮氧化物(nox)的危害包括(1)产生光化学烟雾(2)造成酸雨,腐蚀建筑(3)伤害人类的呼吸道(4)损害农作物(5)臭氧空洞(6)水体富营养化。

氮氧化物(nox)控制技术总体上可以分为三类:燃烧前氮氧化物(nox)控制技术、燃烧中氮氧化物(nox)控制技术和燃烧后氮氧化物(nox)控制技术。燃烧前氮氧化物控制技术是指在原料燃烧前经过处理降低原料中的含氮物质或者采用不含氮原料,这种方法目前局限性大,不易实施。目前,控制氮氧化物排放技术指烟气nox脱除技术和低nox燃烧技术。烟气nox脱除技术中应用最普遍的两种技术是选择性催化还原(scr)和选择性非催化还原(sncr)。前者在催化剂存在条件下,采用氨气作为还原剂,将氮氧化物选择性还原为氮气,脱除效率达90%以上,该方法简单易行,无二次污染,是脱硝领域使用最成熟的技术,也是受到普遍关注与应用的技术。后者,将还原剂氨气在930-1090℃情况下通入烟气中,将氮氧化物还原,生成水和氮气。这种方法效率低,脱销性能变化比较大。

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2. 研究的基本内容与方案

1、 研究基本内容:针对传统的scr脱硝催化剂稳定性不高,会产生二次污染,选择性低和活性位点少等缺点,本文提出使用cu2(btc)3作为一种scr催化剂,并通过对合成条件的优化改变其形貌,增加其活性位点。通过对cu2(btc)3的改性,制备一种对氮氧化物具有高脱除率催化剂,具体研究内容如下:

(1)参考已有文献,合成一种cu2(btc)3材料,采用xrd、热重、氮气吸脱附、sem等手段对合成材料进行表征,并通过scr脱硝技术测定催化剂脱硝效率。

(2)在合成的cu2(btc)3材料过程中,改变其操作条件,从而改变cu2(btc)3的形貌,采用xrd、热重、氮气吸脱附、sem等手段进行表征,通过scr脱硝技术测定催化剂脱硝效率。

(3)对(1)和(2)合成的材料进行改性,同时采用各手段进行表征,比较不同改性剂加入后cu2(btc)3催化剂脱硝效率。

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3. 研究计划与安排

第1-4周:查阅文献并确定实验方案;

第5周:开始开题报告;

第6-12周:进入实验室,开始进行实验;

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] a. m. beale, f. gao, i.lezcano-gonzalez, c. h. f. peden and j. szanyi. recent advances in automotive catalysis for nox emission control bysmall-pore microporous materials. chem. soc. rev. 2015, 44, 7371.

[2] jiang h, wang q, wang h, chen y,zhang m. mof-74 as an efficient catalyst for the low-temperature selectivecatalytic reduction of nox with nh3. acs appl mater interfaces. 2016 oct12;8(40):26817-26826. epub 2016 sep 30.

[3] haoxi jiang, jiali zhou,caixia wang,yonghui li, yifeichen,and minhua zhang. e#64256;ectof cosolvent and temperature on the structures and properties of cu-mof-74 inlow-temperature nh3#8209;scr. ind.eng.chem.res. 2017, 56, 3542#8722;3550.

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