Effect of morphology on the performance of MnO catalysts for selective catalytic reduction of NO with NH3

催化作用 氮氧化物 化学工程 热液循环 吸附 路易斯酸 选择性催化还原 比表面积 纳米颗粒 形态学(生物学) 纳米线 材料科学 无机化学 结晶 化学 纳米技术 物理化学 有机化学 燃烧 生物 工程类 遗传学
作者
Tian Gu,Chengzhi Wang,Denghui Chen,Mengmeng Han
出处
期刊:Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects [Elsevier BV]
卷期号:694: 134197-134197
标识
DOI:10.1016/j.colsurfa.2024.134197
摘要

Modulating the physicochemical properties of catalysts through the construction of special crystal structures or microscopic morphology provides new insights for developing high-performance low-temperature denitrification catalysts. This paper explores the effect of morphology structure on catalyst performance and identifies the dominant driving factors. The catalyst activity sequence was found to be MnOx spiny nanospheres (Mn-SNS) > MnOx nanowires (Mn-N) > MnOx nanospheres (Mn-NS) > MnOx nanoparticles (Mn-P). Among these, the Mn-SNS catalyst prepared by the hydrothermal method exhibited the best catalytic activity and the good resistance to water and sulfur. It achieved over 70% NOx conversion at 150 °C, and maintained 100% at 200–350 °C. In the presence of SO2 and H2O, the NOx conversion was maintained at 87%. The spherical structure consisting of nanospikes provides the Mn-SNS catalysts with a large specific surface area, more (Mn4++Mn3+), abundant acid sites, and stronger reducibility, thus exhibiting excellent performance through the "fast-SCR" pathway. It also inhibits oxide crystallization and provides more sites for the adsorption activation of NOx and NH3. The nanowire structures can provide a large specific surface area and a high concentration of Mn3+ and Mn4+ for MnOx catalyst. Characterization analyses revealed that the specific surface area, the ratio of (Mn4++Mn3+)/Mn, and the number of Lewis acid sites (L-NH3) are the most important factors affecting the catalytic activity. This present empirical analysis provides new ideas for designing high-performance catalysts with a large specific surface area.
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