钾钙协同作用对锰基准MOF脱硝催化剂的毒性机制研究

本文揭示了钾(K)和钙(Ca)在锰基准MOF脱硝催化剂TEOS&Mn-BTC上的协同毒性机制。研究发现K-Ca共存会提升催化剂d带中心，增强Si-O-Mn电子-金属-载体相互作用，促进NH3和NO吸附，为设计抗碱/碱土金属中毒的低温(LT)脱硝(de-NOx)催化剂提供了新思路。

　　

Highlight

氮氧化物(NO_x)是大气污染的主要元凶之一。氨选择性催化还原(NH₃-SCR)是目前处理NO_x的主流技术，尤其适用于低温(LT)脱硝(de-NO_x)。碱金属和碱土金属对SCR催化剂的中毒会导致失活和脱硝效率下降。本文成功制备了具有优异低温脱硝活性的海胆状微球催化剂TEOS&Mn-BTC，并研究了其在K和/或Ca中毒下的失活机制及协同耐受性。

Experimental methods and calculations

TEOS&Mn-BTC催化剂采用我们先前工作的方法制备[28]。通过浸渍法获得K、Ca及K-Ca共中毒的TEOS&Mn-BTC催化剂。以K中毒为例：首先将硝酸钾(KNO₃)溶解在超纯水和乙醇体积比为1:3的混合溶液中得到溶液C，然后将400 mg TEOS&Mn-BTC加入溶液C，随后在80°C搅拌加热直至溶剂蒸发。

De-NO_x activity and tolerance to K and Ca poisoning

在72,000 h^-1的空速(GHSV)下测试了脱硝活性和对K、Ca及K-Ca中毒的耐受性(图1a)。新鲜催化剂在60°C时NO转化率超过80%，在90-240°C温度范围内保持在90%以上，显示出优异的低温脱硝活性和良好的N₂选择性(60-300℃间高于90%，图S1)[28]。K、Ca和K-Ca共中毒均导致脱硝活性下降，其中TEOS&Mn-BTC-K表现最差。

Conclusions

碱金属和碱土金属对SCR催化剂的中毒会导致失活和脱硝效率降低。本文成功制备了具有优异低温脱硝活性的海胆状微球催化剂TEOS&Mn-BTC，并研究了其在K和/或Ca中毒下的失活机制及协同耐受性。我们发现K或Ca中毒会降低催化剂的d带中心，抑制电子传输和活性位点间的相互作用。