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天然锰氧化物复合催化剂制备及其催化氧化NO性能研究
天然锰氧化物复合催化剂制备及其催化氧化NO性能研究
摘要：近年来，氮氧化物（NOx）排放对环境和健康造成了严重的威胁。因此，开发高效、低成本的催化剂对NOx进行催化氧化是十分必要的。本研究以天然锰氧化物为出发材料，通过沉淀法制备了一种天然锰氧化物复合催化剂。通过X射线粉末衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和X射线光电子能谱（XPS）对催化剂进行结构和形貌表征。此外，用高温程序升温脱附法（H2-TPR）研究了其催化氧化NO性能。结果表明，制备的天然锰氧化物复合催化剂具有较好的结晶性和形貌，其中锰氧化物的相同分数对催化剂性能起到了重要的影响。在400℃下，该复合催化剂能够将NO转化率提高至90%以上，表现出优异的催化性能。
关键词：天然锰氧化物；复合催化剂；氧化NO；催化性能
1.引言
氮氧化物（NOx）是工业和交通排放的主要大气污染物之一。它们不仅会破坏大气环境，还对人体健康造成严重危害。因此，降低NOx排放具有重要的环境意义。催化氧化NO是一种高效的降解NOx技术，可以将NO转化为对环境无害的N2和O2。
2.实验方法
2.1材料制备
本实验以天然锰矿为出发材料，采用沉淀法制备天然锰氧化物。首先，将天然锰矿粉末加入盛有一定量氢氧化钠（NaOH）溶液的容器中，搅拌反应一段时间后，通过离心将沉淀分离出来。然后，将沉淀洗涤干净并干燥，最后在高温下煅烧得到天然锰氧化物。
2.2催化活性测试
将制备的天然锰氧化物复合催化剂装填在固定床反应器中，在NO和O2混合气体流经的条件下进行催化氧化NO的活性测试。通过在线气相色谱仪测量出口气体中NO和N2O的浓度，并计算出NO转化率。
3.结果与讨论
3.1结构和形貌表征
XRD结果显示，制备的天然锰氧化物复合催化剂主要由锰氧化物相组成，其中包括锰矿石和锰尖晶石等。SEM图像显示，催化剂具有较好的结晶性和形貌，并且颗粒均匀分散。
3.2催化氧化NO性能
通过催化活性测试，发现制备的天然锰氧化物复合催化剂在较低温度下显示出较高的催化活性。在400℃下，该复合催化剂的NO转化率可达90%以上。进一步的XPS分析表明，锰氧化物的氧化态对催化剂性能影响较大，其中Mn4+和Mn3+的存在对催化活性起到了重要作用。
4.结论
本研究通过沉淀法制备了一种以天然锰氧化物为出发材料的复合催化剂，并研究了其催化氧化NO性能。结果表明，制备的天然锰氧化物复合催化剂具有较好的结晶性和形貌，并且在400℃下能够将NO转化率提高至90%以上。这为进一步开发高效、低成本的催化剂提供了新思路。
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