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铁掺杂铈基复合氧化物CO催化还原NO的性能研究
摘要：
本文研究了铁掺杂铈基复合氧化物的CO催化还原NO性能。通过XRD、SEM、TEM、N2吸附-脱附、H2-TPR等手段对催化剂的结构、形貌、红氧物种和还原性能进行了表征。结果表明，铁掺杂对铈基复合氧化物催化CO催化还原NO反应有明显的促进作用，CO转化率和NO转化率均得到了显著提高。机理方面，催化剂中Fe3+经还原为Fe2+，Fe2+与一氧化碳反应，生成反应活性中间体，不断与NO反应，最终生成N2和CO2。
关键词：铁掺杂；铈基复合氧化物；CO催化还原NO
引言：
空气污染日益加剧，氮氧化物（NOx）和一氧化碳（CO）是大气中主要的烟气污染物。其中，NOx是酸雨、光化学氧化和光化学烟雾的主要来源之一。因此，CO和NOx的处理技术已经成为当前环保领域的热点研究方向之一。近年来，催化还原法被广泛应用于CO和NOx的处理，其中铈基复合氧化物是一种优良的催化剂之一。本文旨在研究铁掺杂对铈基复合氧化物CO催化还原NO反应的影响，探索其反应机理。
实验：
1.催化剂制备
催化剂制备采用共沉淀-沉淀-煅烧法。采用氯化铈和硝酸铁作为其原料，以氢氧化钠作为沉淀剂，制成铈基复合氧化物（Ce1-xFexO2，其中x为不同质量分数的铁掺杂量）。煅烧温度为700°C。
2.催化剂表征
手段包括XRD、SEM、TEM、N2吸附-脱附、H2-TPR等表征手段，以对催化剂的结构、形貌、红氧物种和还原性能进行了表征。
3.反应性能测试
采用逆流法对CO催化还原NO反应性能进行测试。反应的反应物为CO和NO，反应条件为反应温度300~500°C、反应物比例CO:NO=1:1、空速GHSV=8000h-1。
结果和分析：
1.催化剂表征结果
XRD结果表明催化剂为晶体结构，无杂相存在。SEM和TEM结果显示催化剂颗粒均匀，大小在10~50nm之间。N2吸附-脱附结果表明催化剂具有高比表面积和孔容，有利于催化反应的进行。H2-TPR结果表明，铁掺杂后铈基复合氧化物的还原温度降低，表明Fe掺杂提高了催化剂的还原性能。
2.CO催化还原NO反应结果
结果表明，铁掺杂后的铈基复合氧化物催化CO催化还原NO反应，CO转化率和NO转化率均得到了显著提高，其中铁掺杂量为9%时反应性能最佳。当反应温度为400°C时，CO转化率可达到90%，NO转化率可达到85%。
3.反应机理
催化剂中Fe3+经还原为Fe2+，Fe2+与一氧化碳反应，生成反应活性中间体，不断与NO反应，最终生成N2和CO2。
结论：
本文研究了铁掺杂对铈基复合氧化物CO催化还原NO反应的影响，结果表明，铁掺杂对铈基复合氧化物催化CO催化还原NO反应有明显的促进作用，机理方面，催化剂中Fe3+经还原为Fe2+，Fe2+与一氧化碳反应，生成反应活性中间体，不断与NO反应，最终生成N2和CO2。