21世紀以來,隨著我國工業(yè)和交通運輸業(yè)的迅速發(fā)展,對化石燃料的需求量和消耗量也是與日俱增,致使環(huán)境污染和能量浪費問題一直深受政府與眾多學者關注。而工業(yè)爐窯(水泥爐窯、燒結爐及燃煤鍋爐等)、冶金工業(yè)生產(chǎn)過程(高爐、轉爐及焦爐等)、機動車尾氣排放等方式造成大量CO排放,在嚴重污染空氣環(huán)境的同時,也對人類健康產(chǎn)生威脅。因此,如何限制并有效消除CO,已成為工業(yè)節(jié)能減排工作面臨的重要研究課題之一。
CO的催化燃燒方法作為一種新型有效的燃燒方式,具有起燃溫度低、燃料消耗少、能耗低及燃燒效率高等優(yōu)點,備受廣大學者關注。應用于CO燃燒反應的催化劑主要分為貴金屬催化劑和過渡金屬氧化物催化劑2類。由于貴金屬儲量有限、制備使用成本高和熱穩(wěn)定性較差等原因,其工業(yè)應用受到很大限制,致使過渡金屬氧化物催化劑成為主要研究熱點。其中CuO作為主催化劑,可為CO提供吸附位,促進CO的吸附與轉化;CeO2作為助催化劑,自身特有的螢石型結構非常適合做載體,能夠有效促進Cu物種在CeO2表面上的分散程度,并且CeO2可通過Ce4+/Ce3+之間的價態(tài)變換展現(xiàn)出優(yōu)良的儲放氧性能。故Cu-Ce催化劑以其高效的協(xié)同特性與活化性能已經(jīng)被廣泛應用于CO催化燃燒的基礎應用研究。
本文立足于Cu-Ce復合金屬氧化物催化劑上CO燃燒化學反應,首先介紹了國內(nèi)外學者近期在Cu-Ce催化劑上CuO與CeO2協(xié)同作用機制方面的研究成果,然后針對Cu-Ce系列催化劑上CO微觀反應機理進行分類總結,并結合本課題組相關研究成果,進一步闡明廣大學者對Cu-Ce催化劑上不同CO催化反應機理的分歧與認知;在此基礎上,以工業(yè)廢氣中CO濃度變化特性為切入點,由低濃度拓展到高濃度,介紹了本課題組所提出的CO自持催化燃燒技術,豐富了CO催化燃燒安全控制理論。最后文章展望了CO催化燃燒反應研究未來的發(fā)展方向,為潔凈燃燒與污染物控制理論研究與節(jié)能減排技術應用提供一定參考。
目前,針對Cu-Ce基催化劑的制備方法通常為溶膠凝膠法、浸漬法、水熱合成法、共沉淀法等。Avouropoulos等通過檸檬酸水熱合成法、共沉淀法、尿素-硝酸鹽燃燒法以及浸漬法分別制備了CuO-CeO2催化劑,并研究其在CO選擇性催化氧化中的活性,結果表明,尿素-硝酸鹽燃燒法制備的CuO-CeO2催化劑低溫活性最好,而共沉淀法與浸漬法制備的催化劑活性較差。這主要是由于前者促進了CuO在CeO2上的分散特性,加強了CuxO與CeO2表面的強相互作用,對活性起到關鍵作用。Gao等通過水熱法可控合成不同形貌的CeO2(棒狀、立方體與多面體),并通過浸漬法負載不同含量的CuO,深入闡明結構形貌對Cu-Ce反應界面上強相互作用的影響規(guī)律,結果表明,負載1%CuO時,CuO/r-CeO2(棒狀)活性最好。
Cu-Ce復合氧化物催化劑的構效關系主要體現(xiàn)在化學價態(tài)變化、形貌結構以及載體-活性組分等之間的相互作用等方面。在化學價態(tài)組成及變化方面,稀土元素鈰的外層電子結構為4f15d16s2,在失電子后具有+3和+4兩種穩(wěn)定價態(tài),容易通過Ce3+和Ce4+離子之間的相互轉換實現(xiàn)氧的儲存和釋放,是較佳的儲氧體。金屬銅主要有+1和+2兩種價態(tài),其特有的反π鍵軌道形式極易吸附和活化CO分子。Yao等研究了CuO/CeO2催化劑上的CO氧化反應,認為Ce4+/Ce3+和Cu2+/Cu+電子對均參與催化循環(huán)(Cu++Ce4+?Cu2++Ce3+),CeO2和CuO是活性氧的主要來源。Moreno等研究發(fā)現(xiàn)CuO/CeO2催化劑中,活性位Cu+主要是為CO提供吸附位,而CO氧化反應過程中所需的活性氧主要是CeO2提供。但是,Yang等研究發(fā)現(xiàn)Ce0.6Zr0.4O2催化劑上負載10%CuO時,活性氧濃度最大,催化劑活性最高,表明活性氧主要來源于CuO與鈰鋯固溶體之間的協(xié)同作用。
納米CeO2形貌可控合成技術的發(fā)展為研究金屬氧化物之間的協(xié)同效應以及高性能催化劑的研發(fā)帶來新的契機。Wu等研究表明,CeO2納米棒主要暴露{110}和{100}晶面,CeO2納米立方體優(yōu)先暴露的是{100}晶面,而CeO2八面體暴露的是穩(wěn)定的{111}晶面。因為{110}晶面更容易產(chǎn)生氧空位,三種材料實現(xiàn)CO催化燃燒的活性順序依次為:納米棒>立方體>八面體。納米CeO2若被用作CO催化燃燒的催化劑載體,一方面能夠為Cu金屬提供空間限制,抑制由CuO顆粒燒結導致的團聚及二次長大現(xiàn)象,同時通過控制合成條件能夠精確調(diào)節(jié)Cu金屬摻雜量、分布以及尺寸等,能夠有效提高材料活性位的有效利用率;另一方面,由于納米CeO2{111}、{110}和{100}等晶面處于不同的配位結構和幾何對稱性,晶面調(diào)控技術的應用有助于考察CeO2活性晶面暴露比例對催化活性的影響規(guī)律以及CeO2和CuO界面之間協(xié)同效應的差異性。
在催化劑載體-活性組分相互作用方面,雖然現(xiàn)有研究表明CeO2的表面氧與吸附態(tài)CO之間極易發(fā)生反應,但是其自身活性遠低于CuO等過渡金屬氧化物。CeO2若被用作催化劑載體,不僅可以對Cu活性相起到高分散與穩(wěn)定作用,還可以提供反應所需的活性氧物種(吸附氧與晶格氧)。顧慧劼等采用檸檬酸絡合-浸漬相結合的制備方法研究了CeO2載體摻雜CuO(yCuO/CuxCe1-xOδ催化劑)對CO催化性能的影響。結果表明,載體中摻雜的CuO,會與CeO2形成銅鈰固溶體,有利于促進CuO在載體表面均勻分散,提高催化劑的低溫催化活性。Luo等認為在CO氧化反應過程中,CuO/CeO2催化劑上的表面高度分散CuO活性最高,顆粒CuO活性次之,進入CeO2晶格中的Cu2+活性最低。Jia等通過正相CuO/CeO2和反相CeO2/CuO催化劑體系研究發(fā)現(xiàn),活性物種和載體的顆粒大小直接影響CuO與CeO2之間的接觸界面,同時具有相同接觸界面周長的CuO/CeO2和CeO2/CuO催化劑顯示出相同的反應更新頻率(Turnoverfrequency,TOF),從而證明CO氧化的活性位處于CuO與CeO2交界面處,產(chǎn)生界面效應。近期Yan等制備CeO2/Cu顆粒-納米穩(wěn)定晶面催化劑,并通過H2還原方式發(fā)現(xiàn)分散狀態(tài)的納米CeO2可穩(wěn)定結合在CuO顆粒表面,形成CeO2-Cu反應界面,如圖1所示。由此看來,通過CeO2載體形貌結構參數(shù)控制來優(yōu)化CuO/CeO2催化劑界面,提高載體-活性組分強相互作用,可以作為提高CO催化燃燒性能的有效手段。
目前,CO催化燃燒反應機理主要有Mars-vanKrevelen(M-K)機理與Langmuir-Hinshelwood(L-H)機理等。國內(nèi)外研究學者基于Cu-Ce催化劑體系,提出了一些合理的反應過程假設,通過采用實驗與相關原位表征技術相結合的方法,對CO催化燃燒反應路徑進行了較為深入地分析,并通過反應動力學模型加以佐證,以期明確詳實的CO微觀催化反應機理。
M-K機理可描述為CO吸附在催化劑表面活性位上,與催化劑中的活性晶格氧反應,生成CO2,活性晶格氧被消耗后會形成氧空位,此時氣相O2會進入氧空位中重新形成晶格氧,反復循環(huán),保證CO催化氧化反應持續(xù)進行。目前,多數(shù)研究學者認為在Cu-Ce系列催化劑上,CO催化氧化反應主要遵循M-K機理。
賈愛萍針對CO低溫氧化反應在CuO-CeO2催化劑上進行了較為系統(tǒng)的機理研究,以CuO/Ce1-xCuxO2-δ和Ce1-xCuxO2-δ催化劑為代表,通過多種表征方法及實驗研究催化劑結構-性能關系,結果表明,催化劑表面主要存在CuO和Ce1-xCuxO2-δ固溶體這兩種活性位,其中CuOx的主要作用是提供CO的吸附位(Cu+-CO),而Ce1-xCuxO2-δ固溶體主要是提供活化晶格氧,CuO與Ce1-xCuxO2-δ之間存在的協(xié)同作用促進反應循環(huán)進行,同時在CO低轉化率(<10%)下建立CuO/Ce1-xCuxO2-δ反應速率表達式為rCO=1.42×10-6PCO0.74PO20,反應路徑同樣遵循M-K機理,反應機理如圖2所示。Sedmark等研究了Cu0.1Ce0.9O2-y催化劑上CO加氫反應動力學,通過建立典型的動力學模型得到Cu0.1Ce0.9O2-y催化劑上的CO催化燃燒主要遵循M-K機理,即Cu-Ce固溶體中的晶格氧與吸附在CuO上的CO反應生產(chǎn)CO2。近期,Liu等研究了Cu-Pt/CeO2催化劑上CO低溫氧化反應,通過X射線吸收精細結構譜(XAFS)以及DFT量子化學計算,發(fā)現(xiàn)Cu-O-Ce界面效應促進了Pt的原子級分散,加強了對CO的吸附作用,其中Ptn/CeCu催化劑在30-40℃時,吸附的CO便可與晶格氧反應生成CO2,實現(xiàn)CO低溫高效轉化,反應遵循M-K機理。
圖2 CuO/Ce1-xCuxO2-δ催化劑上CO氧化反應M-K機理
L-H機理主要是指吸附態(tài)CO與吸附態(tài)O2在催化劑表面反應生成CO2,而晶格氧卻不參與反應。目前在貴金屬催化劑上CO催化氧化反應主要是L-H機理,但一些學者認為Cu-Ce系列催化劑上的CO催化燃燒反應同樣也遵循L-H機理。
Caputo等在CuO/CeO2催化劑上開展了CO催化加氫反應動力學研究,發(fā)現(xiàn)當反應溫度低于110℃時,CO氧化反應的反應級數(shù)小于1;而當反應溫度高于110℃時,CO氧化反應的反應級數(shù)大于1,反應遵循L-H機理。Liu等通過動力學實驗及模型計算發(fā)現(xiàn)CO催化燃燒過程中,CuO作為CO與O2吸附活性位,在催化劑表面進行反應,由此推斷出該反應遵循L-H機理。Lee等認為CuO/CeO2催化劑上CO的催化燃燒主要遵循L-H機理,且主要有兩條反應路徑:一方面,CuO作為主要活性位會同時吸附CO、O2,進而生成CO2;另一方面,CO吸附在CuO上,而O2吸附在CeO2上,在CuO和CeO2界面處發(fā)生化學反應,反應路徑如圖3所示。
圖3 CuO-CeO2催化劑上CO氧化L-H反應機理
由此可見,針對Cu-Ce系列催化劑上,不同學者在催化劑制備、實驗條件與方法選取和表征技術的運用方面不盡相同,導致CO催化燃燒反應機理仍然存在一定差異。
近年來,隨著先進原位表征技術的發(fā)展,對CO催化燃燒反應機理的研究越來越趨于完善。李娜等研究了不同載體負載CuO系列催化劑上的反應機理,在得出CuO/CeO2催化劑上的CO氧化反應遵循M-K機理的同時,還發(fā)現(xiàn)CuO/SiO2、CuO/TiO2催化劑上反應遵循L-H機理,氧物種分別吸附在SiO2、TiO2上,與吸附在CuO上的CO反應。Zheng等通過原位紅外技術(In situ DRIFT)更為深入地研究了CeO2-ZrO2催化劑上CO氧化的兩條反應路徑:一是CeO2提供CO與O2的吸附活性位,形成碳酸氫鹽、單齒碳酸鹽和雙齒碳酸鹽,使CO與O2進行反應,遵循L-H機理;二是吸附在CeO2上的CO與鈰鋯固溶體中的晶格氧結合生成橋式碳酸鹽,進而反應生成CO2,反應遵循M-K機理。
上述CO催化氧化反應機理的研究是低CO(0.1-3%)濃度條件下開展的,主要涉及汽車尾氣排放、CO優(yōu)先氧化等領域。本課題組從冶金工業(yè)中轉爐放散煤氣含有的高濃度CO為切入點,通過制備CuO-CeO2系列催化劑,提出CO自持催化燃燒技術。在轉爐煉鋼生產(chǎn)過程中,轉爐放散煤氣(CO≤35%、O2≥2%及CO2≤40%)占整個吹煉期轉爐煤氣發(fā)生量的20%-30%,目前傳統(tǒng)的甲烷燃氣直燃排放方式造成了嚴重的能源浪費和環(huán)境污染,形勢尤為嚴峻。CO自持催化燃燒方法能夠實現(xiàn)CO的低溫高效轉化,燃燒反應所產(chǎn)生的熱量一部分用于維持自身氧化反應,剩余部分有望用于熱交換、制熱或發(fā)電。該方法若作為潔凈燃燒與余能回收工藝在煉鋼生產(chǎn)中加以應用,不僅能夠提高轉爐煤氣化學熱的回收利用率,還可以減少燃氣引燃放散煤氣帶來的環(huán)境污染與能量浪費問題。轉爐放散煤氣中CO自持催化燃燒技術典型的活性曲線如圖4所示:高濃度CO/O2混合氣體在Cu-Ce/ZSM-5催化劑顆粒表面發(fā)生氧化反應并形成局部高溫區(qū);高溫區(qū)隨即迅速擴大至相鄰的反應活性位,引起熱化學飛溫,在氣固相界面轉變?yōu)閯×业淖猿秩紵隣顟B(tài)。在程序升溫條件下,高濃度CO催化燃燒過程主要分為三個階段。以圖4中Cu/ZSM-5催化劑(藍色實線)為例,第一階段(CO轉化率≤10%)主要是CO在催化劑表面的低溫引燃,此時消耗的反應物可以很快通過內(nèi)擴散方式進行補充,反應速率主要受本征反應動力學控制。CO轉化率隨反應溫度的升高進一步增大,反應過程中產(chǎn)生的熱量大于釋放的熱量,熱量累積促使溫度和反應速率隨之繼續(xù)增加,即進入反應第二階段。第二階段為瞬態(tài)起燃階段(通常以CO轉化率到達50%時的熱點溫度定義為起燃溫度),高濃度CO在催化燃燒過程中,CO強放熱使溫度快速升高,形成催化劑床層局部飛溫,進而導致其轉化率快速升高。此時反應所消耗的CO/O2不能完全通過內(nèi)擴散形式補充,反應速率主要受動力學和外擴散控制。在很短時間內(nèi),CO轉化率便達到近100%,即進入第三階段(自持燃燒階段),此時反應速率基本保持不變,溫度升高對其影響不大,主要取決于CO和O2向催化劑表面的擴散速率,反應速率主要由氣體外擴散控制。同時,由于較高濃度CO燃燒放熱較多,即使在不保溫隔熱的情況下,也可以達到換熱平衡,繼續(xù)維持自持燃燒狀態(tài),即可以只依靠反應本身放出的熱量維持催化燃燒狀態(tài),不需要外界額外提供熱量。
圖4 CO自持催化燃燒曲線
對眾多學者在Cu-Ce系列催化劑上CO催化氧化反應的研究成果進行了匯總,見表1。同時將課題組的CuO/Ce0.75Zr0.25O2-δ系列催化劑進行了對比分析,此類催化劑低溫反應性能較為優(yōu)異。
表1 Cu-Ce系列催化劑上CO催化氧化活性結果
催化劑 | 反應溫度(℃) | 反應氣組成 | 反應速率×107(mol·g-1cat·S-1) |
CuO/Ce0.6Zr0.4O2 | 90 | 1%CO+1%O2/N2 | 2.18±0.06 |
CuO/Ce1-xCuxO2-δ-5 | 90 | 1%CO+1%O2/N2 | 7.74±0.14 |
CuO/Ce0.75Zr0.25O2-δ | 90 | 1%CO+1%O2/N2 | 7.81±0.08 |
Ce0.95Cu0.05O2-δ | 90 | 1%CO+1%O2/N2 | 1.43±0.09 |
CuCe | 80 | 1%CO+1%O2+50%H2/He | 11.30 |
Ce1-xCuxO2-δ-5 | 160 | 1%CO+1%O2/N2 | 4.17±0.13 |
CeO2-ZrO2-600 | 190 | 1%CO+10%O2/He | 2.23±0.07 |
Cu0.07Ce0.75Zr0.25O2-δ | 130 | 1%CO+1%O2/N2 | 5.68±0.11 |
Ce0.75Zr0.25Oδ | 190 | 1%CO+1%O2/N2 | 5.57±0.15 |
同時通過X射線光電子能譜(XPS)及In situ DRIFT等方法證明Cu-Ce/ZSM-5催化劑CO催化燃燒也存在兩條反應路徑:(1)由于Cu2+離子最外層d軌道電子接近完全充滿狀態(tài),與Ce離子相比,CO分子更容易以反π鍵軌道形式吸附于Cu2+位,經(jīng)過還原形成Cu+-CO。而O2分子可以接受Ce原子4f軌道上的局域電子并被活化,優(yōu)先吸附在Ce位上。Cu+-CO物種與CeO2提供的活性氧反應生成CO2;(2)CO吸附于CeO2表面形成單齒碳酸鹽和雙齒碳酸鹽,所生成的碳酸鹽與活性氧反應生成CO2。接著在CuCe0.75Zr0.25Oy催化劑上,采用In situ DRIFT實驗與反應動力學模型相結合的方法,同樣得出2條反應路徑:CO催化燃燒機理主要以M-K反應機理為主,即CO吸附在Cu+形成Cu+-CO,與催化劑中的晶格氧反應;其次為L-H機理,吸附的CO與吸附在CeO2表面的優(yōu)先生成中間物種碳酸鹽,再進行反應,反應路徑如圖5所示。
圖5 CO催化燃燒反應路徑
接著,在CuCe/ZSM-5負載型催化劑的基礎上,為進一步研發(fā)低溫高效、高熱穩(wěn)定性催化劑,采用溶膠凝膠法制得CuCe0.75Zr0.25Oy復合氧化物催化劑。并在CuCe0.75Zr0.25Oy催化劑上獲得了CO自持催化燃燒臨界條件為3%CO+3%O2/N2,爐溫為115℃,并通過紅外熱像儀測定了催化劑床層表面溫度場。針對目前CO催化反應機理主要集中在定性分析方面,本課題組正在進行CO催化燃燒的定性定量分析方面的研究,并在Cu-Ce-Zr系列催化劑上開展CO程序升溫表面反應(TPSR-GC)實驗,通過化學吸附儀耦合在線色譜儀初步檢測出CuCe0.75Zr0.25Oδ催化劑上CO的總脫附量為286.7umol/gcat,其中主要是以CO2形式進行脫附,脫附量為280.9umol/gcat,以CO形式脫附的脫附量僅為5.8umol/gcat,針對CO催化燃燒反應過程的定量化描述工作還在進一步研究中。在此基礎上,進一步通過蜂窩陶瓷(HC)載體涂覆法制得CuCe0.75Zr0.25Oy/HC催化劑,詳細探究了不同反應氣濃度(CO、O2、CO2)對CO自持燃燒的影響規(guī)律,并發(fā)現(xiàn)CO反應機理仍是以M-K機理為主,為催化劑工業(yè)放大設計奠定基礎。
目前針對CO催化燃燒反應機理的研究主要集中在Cu-Ce復合氧化物催化劑的結構-性能間作用、表界面效應、尺寸效應及CO與O2反應吸附位的定性分析上,并且取得了很多的成果。未來還需要對以下幾個方面進行深入研究:
1)Cu-Ce催化劑的載體-活性組分強相互作用。采用先進制備方法,如原子沉積法、3D打印法等合成載體形貌可控、活性位點精準錨定的精細催化劑,如單原子催化劑、分子催化劑及特定尺寸的團簇催化劑等。采用先進的原位表征技術(如原位X射線光電子能譜(in situ XPS)、近層掃描隧道顯微鏡(NAP-STM)、原位X射線吸收光譜(XAS)、擴展X射線吸收精細結構光譜(EXAFS)等)深入研究載體與活性位點的微觀相互作用形式,設計優(yōu)化低溫高效Cu-Ce催化劑的合成策略,有助于在納米尺度水平上理解真實多相反應條件下催化劑結構、活性相形貌變化以及金屬氧化物之間的協(xié)同效應對催化活性的影響機制。
2)CO催化燃燒機理由定性分析向定量分析拓展。在氣固多相催化反應過程中,應充分考慮反應物在催化劑表面吸附-反應-脫附歷程,采用原位紅外實驗、高真空吸附-在線程序升溫手段等定量化測定方法,通過考察反應物、中間物種在活性中心上的吸附量對反應路徑的影響規(guī)律,明確對CO、O2在催化劑表面的覆蓋度、催化劑活性位與吸附中間物種對CO催化燃燒反應貢獻度的定性定量分析的機理研究。同時,基于量子化學理論,借助VASP、MS等模擬計算軟件,在金屬氧化物-載體作用模型上計算表面吸附能、搜索反應過渡態(tài)等關鍵信息,為反應機理提供確切的理論指導。
3)CO由低濃度催化氧化向高濃度催化燃燒反應過程的過渡。CO在工業(yè)、交通業(yè)及生活中的排放濃度不盡相同(幾百ppm至30%),導致催化燃燒過程有所不同。目前針對低濃度CO方面,在CO優(yōu)先氧化、汽車尾氣凈化等領域一直是研究熱點,通過在Cu-Ce基催化劑中添加少量貴金屬,可以很好地實現(xiàn)低溫CO氧化,取得了很好的研究成果與應用價值。鑒于目前CO催化燃燒的微觀反應機理研究局限于本征反應動力學階段,現(xiàn)有研究成果尚能對低溫條件下的CO催化燃燒現(xiàn)象作出詮釋。但是,CO催化燃燒處于不同的溫度段,反應過程與機理可能不同,課題組最近研究結果發(fā)現(xiàn),CO自持催化燃燒實質(zhì)為反應放出的熱量在催化劑床層的局部區(qū)域大量累積,放熱量遠大于散熱量,使得該部分床層表面出現(xiàn)瞬態(tài)熱化學飛溫直至達到CO完全轉化的現(xiàn)象,并以反應物覆蓋度隨溫度變化為依據(jù),初步建立了飛溫動力學模型,而在反應參數(shù)敏感性飛溫判據(jù)方面仍需完善,由此引起多種反應途徑共存,需進一步探討。
4)研發(fā)低成本、規(guī)模化低溫高效催化劑合成技術,實現(xiàn)工業(yè)化應用。目前SCR催化劑在脫硫脫硝方面實現(xiàn)了較好的工業(yè)應用,但是長時間高抗硫抗水性能要求對SCR催化劑仍然是個困擾。在CO催化燃燒方面,也應加強產(chǎn)學研間的結合,讓催化劑從實驗室走向實際工業(yè)應用中去,長時間切實考察復雜煙氣環(huán)境下催化劑的各項性能,針對性地改進、優(yōu)化催化劑合成策略。
工業(yè)爐窯、冶金工業(yè)生產(chǎn)過程以及機動車尾氣排放等方式造成大量CO排放,催化燃燒技術是有效限制并消除CO的主要技術之一,對推動我國節(jié)能減排工作進程具有重要意義。
目前Cu-Ce復合氧化物催化劑以其低溫高效、壽命長以及廉價等優(yōu)點成為應用于CO催化燃燒的主流催化劑之一。制備形貌可控、原子利用率高的低溫高效催化劑,在明確Cu-Ce催化劑構效關系與載體-活性組分強相互作用的基礎上,深入研究CO催化燃燒微觀反應機理(M-K、L-H機理),構建反應過程的定性定量描述是實現(xiàn)反應機理精準確定的關鍵。建立低濃度CO向高濃度CO催化燃燒反應過程的拓展機制,構建本征反應動力學與飛溫動力學模型下的CO催化燃燒全過程分析方法。在未來形成一套完善的納米可控Cu-Ce催化劑上寬CO濃度反應機理的原位定性定量分析方法,并從模型的角度揭示CO自持催化燃燒過程中“起燃”、“自持”和“熄火”本質(zhì),為反應器設計提供指導,建立完善的CO催化燃燒安全控制理論,實現(xiàn)實驗室實驗向工業(yè)示范應用的過渡,促進節(jié)能減排事業(yè)的蓬勃發(fā)展。
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