Механизм селективного каталитического восстановления оксидов азота аммиаком на композитных катализаторах состава [MOx/носитель + алюмосиликат]

2NO + 2NH₃ + 1/2O₂ → 2N₂ + 3H₂O – реакция стандартного СКВ (1)

Для объяснения природы обнаруженного эффекта в работе [1] был предложен «бифункциональный» механизм, включающий в себя две основные стадии:

2NO + О₂ → 2NO₂ – реакция окисления на Mn/носитель (2)

NO + NO₂ + 2NH₃ → 2N₂ + 3H₂O – реакция быстрого СКВ на цеолите (3)

Для проверки этой гипотезы в данной работе в качестве компонентов композитного катализатора были использованы H-Beta и Ce_0.75Zr_0.25O₂, не обладающие индивидуальной активностью в стандартном СКВ NO_x, но активные в реакции 2 (Ce_0.75Zr_0.25O₂) и реакции 3 (H-Beta). Такой подход позволил, исключив индивидуальную активность компонентов в реакции 1, выявить вклад «бифункционального» механизма.

Каталитические свойства компонентов и композитного катализатора на их основе исследовались в стандартных условиях NH₃-СКВ NO_x: 500 м.д. NO_x, 600 м.д. NH₃, 10% O₂, 6% H₂O и N₂. Объемная скорость – 250 000 ч^-1.

Как показано на рис. 1, конверсия NO_x на композитном катализаторе [Ce_0.75Zr_0.25O₂ + H-Beta] превосходит алгебраическую сумму конверсий на индивидуальных компонентах (H-Beta и Ce_0.75Zr_0.25O₂) в широком диапазоне температур (150 – 550°С) и достигает 90% при Т_реакц > 360°C.

Таким образом, т. к. вклад индивидуальных активностей компонентов в общую активность композитной системы [Ce_0.75Zr_0.25O₂ + H-Beta] незначителен, то наблюдаемый эффект синергизма может быть объяснен протеканием реакции по «бифункциональному» механизму и высокой активностью H-Beta в реакции быстрого СКВ NO_x (реакция 3).

Автор выражает благодарность научному руководителю д.х.н., проф. Стахееву А.Ю. Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект 15-03-07802 A).

1. 
   Stakheev, A.Yu.; Baeva, G.N.; Bragina, G.O.; Teleguina, N.S.; Kustov, A.L.; Grill, М.; Thogersen, J.R. Integrated DeNOx–DeSoot Catalytic Systems with Improved Low-Temperature Performance // Topics in Catalysis. 2013, Vol. 56. р. 427–433.
   
2. 
   Salazar, M.; Becker, R.; Grünert, W. Hybrid catalysts – an innovative route to improve catalyst performance in the selective catalytic reduction of NO by NH₃ // Applied Catalysis B: Environmental. 2015, Vol. 165. p. 316–327.