二氧化锰在低温NH3-SCR催化反应上的形貌效应

O643; 利用水热法制备了三种不同形貌的MnO2催化剂,分别为α-MnO2纳米棒,γ-MnO2纳米片和δ-MnO2纳米薄膜组装的微球,考察了纳米材料的形貌结构对催化剂低温选择性催化还原(SCR)反应性能的影响,并利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、N2吸附-脱附、H2程序升温还原(H2-TPR)、NH3程序升温脱附(NH3-TPD)、X射线光电子能谱(XPS)以及拉曼(Raman)光谱等表征手段对催化剂的结构进行了分析.结果表明,在50-250℃的温度范围内,γ-MnO2纳米片表现出最优的SCR催化性能,不仅NOx转化率最高而且N2选择性也最好.表征结果表明,比表面积并不是影响MnO2催化性能的主导因素,纳米材料的晶型结构与表面暴露的活性晶面共同决定着催化剂的SCR性能.γ-MnO2纳米片表面暴露的(131)晶面上不仅存在着大量的配位不饱和Mn离子,从而形成了较多的强酸性位点;而且还存在着较多的活性氧物种.这些活性位点可以使得NH3和NOx的活化过程在较低温度下进行.高浓度的流动性氧以及高价态的Mn3+和Mn4+也使得催化剂的氧化还原反应更易发生.