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氮氧化物是重要的大气污染物，对环境造成严重的危害，其有效净化迫在眉睫。选择催化还原法(SCR)是富氧条件下消除氮氧化物的最有效的方法。与传统NH3-SCR技术相比，使用H2作为还原剂的H2-SCR技术在众多方面具有明显的优势，成为消除氮氧化物的理想选择。本文选用贵金属Pd为主要活性组分，通过使用双金属催化剂与快速H2-SCR反应过程两种方式提高H2-SCR反应的效率，并以原位红外漫反射光谱作为主要手段深入研究H2-SCR反应机理。
本文在相同的条件下，研究了不同载体上负载Pd基催化剂上H2-SCR反应，发现Pd基催化剂普遍具有一定H2-SCR催化活性，而载体性质很大程度上影响催化剂的活性。试图通过载体硫酸化以增强催化剂酸性从而提高催化剂H2-SCR活性，但未达到预期效果，表明酸性并非影响催化活性的主要因素。将负载型双金属催化剂体系引入到H2-SCR反应中。H2-SCR反应要求同时吸附与活化H2与NO。Rh与Ir金属具有优异的活化NO能力，而金属Pd具有优异的活化H2能力。基于以上考虑，我们将Pd-Rh与Pd-Ir双金属催化剂在H2-SCR反应中的性能。结果表明，Pd-Ir催化剂在H2-SCR反应中表现出很好的催化性能，其催化活性要远高于两种单金属催化剂活性之和，而Pd-Rh催化剂则没有表现出好的反应活性。这可能是Pd和Ir之间存在着协同作用，而Pd和Rh之间却没有出现协同作用。一方面，Pd组分的加入防止Ir组分在H2-SCR过程中的氧化，另一方面，Pd活性位上的吸附H通过溢流促进了Ir活性位上吸附O的脱除。深入研究了负载Pd催化剂上快速H2-SCR反应过程。选取不同性质的载体(ZrO2，SiO2与MgO)制备相应的负载Pd催化剂，比较了其常规H2-SCR和快速H2-SCR反应性能。在快速H2-SCR反应中，以酸性与中性氧化物为载体的Pd/ZrO2与Pd/SiO2催化剂表现出优异快速H2-SCR反应，而Pd/MgO催化剂活性却非常低。表明酸性载体或中性载体有利于快速H2-SCR反应，而碱性载体不利于快速H2-SCR反应。通过各种单一气体和混合气体的吸附的原位红外漫反射光谱，观察催化剂表面物种的吸附状态，从而推断不同负载Pd催化剂上常规H2-SCR与快速H2-SCR反应的反应机理。