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Sep 06, 2023

보크사이트

과학 보고서 5권,

Scientific Reports 5권, 기사 번호: 9766(2015) 이 기사 인용

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NOx의 선택적 촉매 환원(SCR)을 위한 저온(200°C 미만) 및 SO2 내성 촉매를 개발하기 위해 일련의 저렴한 M/보크사이트(M = Mn, Ni 및 Cu) 촉매가 보크사이트를 사용하여 제조되었습니다. 지원. SCR 성능은 일반적인 V2O5/TiO2보다 훨씬 우수하며, 보크사이트에 M을 첨가하면 특히 저온에서 NOx 제거 효율이 크게 향상됩니다. 촉매 중에서 Cu/보크사이트는 50~400°C 이상의 넓은 온도 범위, SO2 및 H2O에 대한 강한 저항성, NOx SCR의 우수한 재생 능력을 나타냅니다. NOx 전환율은 50~200°C에서 80% 이상이며 N2 선택도는 98% 이상입니다. Cu/보크사이트는 NOx의 SCR에서 유망한 촉매 역할을 할 수 있습니다.

질소산화물(NOx)은 심각한 대기 오염 물질 중 하나로 간주되며, 주로 자동차 배기 가스와 화석 연료의 산업 연소에서 배출됩니다.1,2,3 점점 더 엄격해지는 NOx 배출 규제를 충족하기 위해 다음과 같은 몇 가지 유망 기술이 개발되었습니다. NOx 후처리를 위해 NOx 저장 및 감소(NSR)와 선택적 촉매 환원(SCR)이 제안되었습니다.2,3 이러한 기술 중에서 NH3를 이용한 NOx의 SCR은 디젤 차량 및 고정 오염원에서 NOx를 제거하는 효율적인 공정입니다.4 ,5,6,7,8,9 WO3 또는 MoO3를 촉진제로 사용하는 티타니아 담지 바나디아는 NOx의 SCR에 대한 전형적인 상업용 촉매입니다.8,9,10 그럼에도 불구하고 이러한 촉매는 일반적으로 바나듐의 독성과 같은 몇 가지 문제를 안고 있습니다. SO2의 SO3로 산화, NH3의 N2O로의 과산화 및 300~400°C의 높고 좁은 온도 범위 내에서 사용.11 작동 온도가 높기 때문에 촉매는 항상 정제 시스템 및/또는 탈황의 상류에 위치합니다. 고농도의 먼지와 SO2가 존재하면 비활성화됩니다.12,13 따라서 200°C 이하에서 작동하는 SO2 내성 SCR 촉매의 개발이 상당한 관심을 끌었습니다.

귀금속 기반 촉매는 NOx의 저온 SCR에서 우수한 촉매 활성과 높은 선택성을 갖는 것으로 잘 알려져 있지만14, 높은 가격과 귀금속 공급원의 부족으로 인해 광범위한 적용과 추가 개발이 제한되었습니다. 여러 그룹의 금속 산화물 기반 촉매가 저비용, 높은 열 안정성 및 NOx 감소에 대한 우수한 활성의 장점을 갖는 것으로 보고되었습니다.15 잠재적인 다양한 금속 산화물의 사법적 조합을 통해 전체 SCR 성능의 추가 개선도 실현되었습니다. 촉매 활성.15,16 혼합 전이금속 산화물은 200°C 이하에서 높은 SCR 활성을 나타내지만 SO2가 존재하면 촉매 활성이 급격히 감소합니다.

SCR 성능, 황 내성 및 촉매의 열 안정성은 제제 변형, 구조 조정 및 복잡한 지지체 사용을 통해 조정될 수 있다고 제안되었습니다.17,18 이러한 맥락에서 다중 금속 산화물은 SCR 촉매의 지지체로 널리 사용됩니다. 보크사이트는 조성의 시너지 상호작용을 통해 우수한 일반 특성을 제공할 수 있습니다.18,19,20 보크사이트는 Al2O3, FeOx, TiO2, SiO2 및 미량의 Pt로 구성되며, 이러한 조성은 NOx 제거에 유리한 것으로 잘 알려져 있습니다.21 또한, 천연 보크사이트는 저렴하고 쉽게 구할 수 있으며 독성이 없으며 장기간의 자연 진화를 통해 우수한 안정성을 제공할 수 있습니다. 매우 효율적이고 SO2에 내성이 있는 SCR 촉매22,23를 개발하기 위한 지속적인 노력에서 우리는 일련의 보크사이트 지지 전이 금속 산화물인 M/보크사이트(M = Mn, Ni 및 Cu)를 보고하며 우수한 SCR 성능을 보여줍니다. 일반적인 V2O5/TiO2에 비해. Cu/보크사이트의 NOx 전환율은 50~200°C에서 80% 이상이며, 또한 Cu/보크사이트는 선택적으로 높은 N2, SO2 및 H2O에 대한 강한 저항성, NOx의 SCR에서 우수한 재생 능력을 나타냅니다.