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近年来,随着社会经济的高速发展,以柴油机为动力的机动车使用量日益增加,但其尾气中氮氧化合物造成的大气污染问题也日益突出。根据中华人民共和国生态环境部要求,全国各地开始逐渐有序实行更为严格的排放标准,不仅对NOx排放量要求更加严格,也对NH3-SCR催化剂提出了更高的要求。具有CHA结构的Cu基分子筛凭借大的比表面积、优异的水热稳定性和较宽的反应温度窗口等优点而被广泛应用在NH3-SCR脱硝领域。但在实际反应过程中会由于内扩散限制的存在,降低反应物与产物在分子筛中的传质速率,使Cu基分子筛的脱硝性能降低。本文以Cu-SSZ-13为研究目标,通过FAU转结晶和添加硬模板分别制备出纳米Cu-SSZ-13-Nano和多级孔Cu-SSZ-13-Meso分子筛,系统探究分子筛中扩散效应对柴油机尾气脱硝性能的影响,为制备出性能更加优异的脱硝催化剂提供指导。本文研究内容如下:首先,通过FAU型分子筛转结晶一步合成出纳米分子筛H-SSZ-13,并且即使缩短晶化时间至1天或减少模板剂用量为传统合成方法的一半,均能成功合成出纳米分子筛H-SSZ-13。经过相同步骤的Cu离子交换后,纳米Cu-SSZ-13-Nano(120 nm)分子筛展现出更加优异的低温脱硝性能:在175℃时其NOx转化率就能达到90%,并且能够维持到480℃,具有宽的反应温度窗口。而传统大颗粒Cu-SSZ-13-Conv(29.8μm)分子筛需要220℃以上NOx转化率才能达到90%,且只能维持到440℃,反应温度窗口更窄。同时纳米分子筛Cu-SSZ-13-Nano也具有更好的抗水抗硫性,即使800℃水热老化16 h后依然比传统分子筛的水热稳定性更好。在通过深入的内扩散计算后,证实传统大颗粒分子筛Cu-SSZ-13-Conv中存在内扩散阻力,限制了反应物和产物的传质速率,造成了其低温NH3-SCR反应速率变慢。而纳米分子筛Cu-SSZ-13-Nano可以有效降低内扩散阻力对传质速率的限制,具有优异的NH3-SCR低温脱硝活性。其次,采用廉价易得的碳黑作为硬模板合成出高结晶度的多级孔SSZ-13分子筛。通过N2吸附-脱附测试可知多级孔SSZ-13分子筛含有丰富的介孔孔道,并且具有更大的外比表面积。对经过相同离子交换后的多级孔Cu-SSZ-13-Meso分子筛和传统微孔Cu-SSZ-13-Trad分子筛进行NH3-SCR性能测试。结果表明:相对于传统微孔Cu-SSZ-13-Trad分子筛,多级孔Cu-SSZ-13-Meso分子筛在低温和高温区间都展现更高的NOx转化率。并且进行一系列更为苛刻的耐水性、抗硫性和水热稳定性测试,多级孔Cu-SSZ-13-Meso始终表现出更好的脱硝性能。通过动力学测试,在排除内外扩散影响条件下,Cu-SSZ-13-Meso和Cu-SSZ-13-Trad的本征活化能Ea保持一致,但随着反应温度升高,在内扩散限制存在条件下,Cu-SSZ-13-Meso的NOx转化率明显高于Cu-SSZ-13-Trad。说明了传统Cu-SSZ-13-Trad分子筛中存在较严重的内扩散限制,能够影响NH3-SCR反应中反应物和产物的传质速率,从而降低其脱硝活性。最后通过原位红外实验结果表明,在NH3-SCR反应中会在Cu-SSZ-13分子筛上生成NH4NO3,甚至在SO2存在的情况下会生成(NH4)2SO4晶体。由于内扩散限制,它们会造成传统微孔Cu-SSZ-13-Trad分子筛孔道堵塞,而多级孔Cu-SSZ-13-Meso分子筛凭借介孔结构能够将NH4NO3和(NH4)2SO4颗粒物扩散到催化剂外表面或促进其分解,进一步证实了多级孔Cu-SSZ-13能够降低内扩散阻力,提高分子筛的传质速率。