Enhancing Water Resistance of a Mn-Based Catalyst for Low Temperature Selective Catalytic Reduction Reaction by Modifying Super Hydrophobic Layers

催化作用 材料科学 聚二甲基硅氧烷 涂层 化学工程 钝化 接触角 选择性催化还原 图层(电子) 纳米技术 复合材料 有机化学 化学 工程类
作者
Guodong Zhang,Xiaosheng Huang,Zhicheng Tang
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:11 (40): 36598-36606 被引量:46
标识
DOI:10.1021/acsami.9b08451
摘要

OMS-2 catalysts exhibit excellent selective catalytic reduction (SCR) activity at low temperature but weak H2O resistance restricts its industrial application. To remarkably improve the water resistance of Mn-based catalysts is a key technical problem. In this work, the H2O endurance and self-cleaning properties of OMS-2 catalysts are remarkably improved by the facile process, construction of hydrophobic coating. The performance of the hydrophobic layer on the bulk OMS-2 catalyst surface could be effectively controlled by adjusting the polydimethylsiloxane (PDMS) vapor deposition temperature. It is discovered that the 200 °C catalyst obtained super hydrophobic properties and formed with a contact angle of 160.3°, which not only exhibited satisfactory NH3-SCR activity at low temperatures (140-300 °C) but also dramatically improved H2O endurance and self-cleaning performance. Moreover, the mechanism of improving H2O resistance and stability of the 200 °C catalyst was investigated in detail through a series of characterizations. Although the SCR activity of the 200 °C catalyst decreased slightly because of the combination of some active species (Oα and Mn3+) with PDMS, the H2O passivation of the active species was eliminated. The advantage of self-cleaning was confirmed by the analysis of surface species and simulation experiments, which could avoid the accumulation of intermediates on the surface and promote the stability of the OMS-2 catalyst for NH3-SCR at low temperature. This method of constructing special coating might be a huge step to remarkably improve the H2O endurance properties of the catalyst and provided a new concept for future industrial application.

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