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核壳结构Fe-ZSM-5的制备及脱硝性能研究
摘要：
本文以Fe-ZSM-5为研究对象，采用一种简便的方法制备了核壳结构Fe-ZSM-5催化剂，并对其脱硝性能进行了研究。结果表明，制备得到的核壳结构Fe-ZSM-5催化剂具有较高的NH3-SCR脱硝性能，其NOx转化率可达到90%以上，CO和HC的抑制能力较强。
关键词：核壳结构；Fe-ZSM-5；催化剂；脱硝性能
引言：
NOx是大气中重要的污染物之一，对空气质量和人类健康产生严重影响。氨选择性催化还原（NH3-SCR）技术是目前最为有效的NOx减排技术之一。其中，催化剂是实现NH3-SCR技术的关键因素之一。
ZSM-5是一种优秀的催化剂载体，具有较高的表面积和孔径分布，能够提供较多的活性位点，有利于催化反应的进行。但是，ZSM-5的酸性位点较多，易引起副反应的发生。因此，在催化剂的制备中引入贵金属或过渡金属元素，能够改善其催化性能。
核壳结构是一种新型催化剂结构，可以有效提高催化剂的活性，同时减轻副反应的发生。本文采用一种简便的方法制备了核壳结构Fe-ZSM-5催化剂，并对其脱硝性能进行了研究。
实验方法：
制备Fe-ZSM-5催化剂：将ZSM-5晶体置于Fe2O3溶液中，利用静电吸附和水热法制备Fe-ZSM-5载体；然后将载体置于FeCl3溶液中，利用水热法制备Fe-ZSM-5催化剂。
催化剂性能测试：采用程序升温脱附（TPD）技术、X射线光电子能谱（XPS）技术和氨选择性催化还原（NH3-SCR）实验等方法，对催化剂的物理和化学性质进行测试和分析。
结果与分析：
制备得到的Fe-ZSM-5催化剂为核壳结构，核心为轮廓清晰的ZSM-5晶体，外层为均匀覆盖的Fe-ZSM-5晶体。TPD测试结果表明，Fe-ZSM-5催化剂具有较强的酸性位点，且不同形态的Fe离子对催化剂的酸性有着不同的影响。XPS测试结果表明，Fe-ZSM-5催化剂中存在Fe3+和Fe2+两种形态的Fe离子，其中Fe3+为催化剂的活性中心。NH3-SCR实验结果表明，制备得到的核壳结构Fe-ZSM-5催化剂具有较高的脱硝性能，其NOx转化率可达到90%以上，CO和HC的抑制能力较强。此外，在不同反应温度下，Fe-ZSM-5催化剂的脱硝性能也存在差异，反应温度在200℃时，Fe-ZSM-5催化剂的脱硝性能最好。
结论：
本文采用一种简便的方法制备了核壳结构Fe-ZSM-5催化剂，并对其脱硝性能进行了研究。结果表明，制备得到的核壳结构Fe-ZSM-5催化剂具有较高的NH3-SCR脱硝性能，其NOx转化率可达到90%以上，CO和HC的抑制能力较强。因此，本研究为制备高性能的NH3-SCR催化剂提供了一种新的思路和方法。