活性碳纖維低溫選擇性催化還原NO的機(jī)理研究進(jìn)展

黃 華 存

（河池學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)系，廣西 宜州 546300）

進(jìn)展與述評(píng)

活性碳纖維低溫選擇性催化還原NO的機(jī)理研究進(jìn)展

黃 華 存

（河池學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)系，廣西 宜州 546300）

簡(jiǎn)述了不同反應(yīng)物組合在碳材料表面的行為特征，單組分NO可以形成吸附態(tài)的NO2、二聚體(NO)2、—NO2或吡啶類的化合物；O2存在時(shí)NO被吸附態(tài)的氧氧化成NO2；NO、O2和NH3同時(shí)存在時(shí)，反應(yīng)發(fā)生在吸附態(tài)的NH3和吸附態(tài)的NO2之間。著重詳述了活性碳纖維（activated carbon fibers，ACF）催化劑上的選擇性催化還原（selective catalytic reduction，SCR）NO的機(jī)理為：低溫時(shí)以NH3為還原劑的SCR（NH3-SCR）遵循Langmuir-Hinshelwood機(jī)理，較高溫度時(shí)NH3-SCR 遵循Eley-Rideal機(jī)理；分析指出了催化劑孔結(jié)構(gòu)特征和表面化學(xué)官能團(tuán)是ACF能低溫選擇性催化還原NO的主要影響因素。

碳材料；活性碳纖維；反應(yīng)機(jī)理；選擇性催化還原

以碳材料為催化劑或催化劑載體選擇性催化還原NO本質(zhì)上是一個(gè)復(fù)雜的吸附、催化氧化過(guò)程，其吸附、催化性能與表面結(jié)構(gòu)和化學(xué)特性密切相關(guān)。以碳材料為催化劑或催化劑載體的選擇性催化還原NO的動(dòng)力學(xué)及機(jī)理還有待深入研究。目前，這方面的研究主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1 反應(yīng)物分子在碳材料表面的行為特征

1.1 NO在碳材料表面的行為特征

NO與炭表面的含氧官能團(tuán)作用生成吸附態(tài)的NO2，大于 100 ℃時(shí)，吸附態(tài)的 NO2解吸[1-2]。二聚體(NO)2的形成是100 ℃時(shí)NO的吸附機(jī)理[3]。二聚作用在熱力學(xué)上是一個(gè)放熱過(guò)程，其可以發(fā)生在孔結(jié)構(gòu)中或發(fā)生在一些外表面上，特別是發(fā)生在具有高度不規(guī)則的孔結(jié)構(gòu)中。例如低溫下二聚作用發(fā)生在碳材料的表面；在較高溫度下，這些二聚體解吸生成N2和CO2。研究還發(fā)現(xiàn)在100 ℃下，NO可以和木炭反應(yīng)生成較多的含氧化合物，生成的含氮化合物相對(duì)較少；含氮化合物主要是—NO2，其通過(guò) NO與木炭表面的含氧化合物反應(yīng)生成，盡管反應(yīng)溫度比較低，但也發(fā)現(xiàn)一小部分氮原子結(jié)合到木炭中形成吡啶類的化合物。

1.2 NO+O2在碳材料表面的行為特征

研究表明，室溫且沒(méi)有氧的情況下，極少量的NO被吸附在多孔吸附劑表面[4]；有氧存在時(shí)，NO在炭表面被接觸氧化為NO2[2]；NO可以被吸附態(tài)的氧氧化成 NO2類的物種[5-6]；吸附態(tài)的氧被認(rèn)為是表面的離子自由基化合物或過(guò)氧離子[7]等；NO 預(yù)氧化成NO2是提高NOx去除率的重要因素[8]；氣相中的NO先被吸附在ACF表面并被氧化成吸附態(tài)的NO2[9]；Adapa等[10]研究指出：在有O2的情況下研究ACF氧化NO的反應(yīng)機(jī)理時(shí)，應(yīng)該考慮O2的兩種可能的存在狀態(tài)，一種是被吸附在ACF表面上的處于解離狀態(tài)的O2，另一種是氣相中的以分子狀態(tài)形式存在的O2，反應(yīng)初始階段NO的吸附是反應(yīng)的控制步驟。

1.3 NO+O2+NH3在碳材料表面的行為特征

很多研究已經(jīng)揭示了NH3在碳材料表面的行為特征。研究表明，因?yàn)榛钚蕴勘砻嫠嵝暂^強(qiáng)的羥基和內(nèi)酯基是NH3的吸附點(diǎn)，在NH3和NOx的競(jìng)爭(zhēng)吸附中，NH3的吸附量大于 NO[8]。室溫下反應(yīng)在吸附態(tài)的NH3和吸附態(tài)的NO2之間進(jìn)行，吸附態(tài)的NO2是由氣相NO吸附于炭表面后被氧化形成的，氣相NO吸附于碳纖維表面含氧官能團(tuán)分解形成的缺陷位上[9]。NO的催化還原可能受兩個(gè)步驟控制：NH3在活性位上的吸附，接著是NO或NO2附加在C(NH3)聯(lián)合體的附近[11]，當(dāng)溫度低于200℃時(shí)，反應(yīng)受到后面步驟控制，因低溫時(shí)NH3強(qiáng)烈吸附于活性炭表面；當(dāng)溫度升高后，NOx的吸附和NH3的解離都得到增強(qiáng)。Zhu等[5]研究低溫下以NH3為還原劑時(shí)NO在活性焦炭上的吸附與還原，得出在缺氧時(shí)NO吸附受NH3競(jìng)爭(zhēng)吸附的抑制，當(dāng)有氧時(shí)NO吸附顯著提高。

對(duì)于負(fù)載有金屬催化劑的活性炭，這類催化劑吸附態(tài)的雙原子氧是超氧離子O2－或過(guò)氧基團(tuán)，這些物質(zhì)與NOx相互作用的結(jié)果有助于NO2的形成。在SCR反應(yīng)中，NH3分子被吸附于Bronsted酸性位形成NH4+離子，接著形成的NO2與附近的NH4+離子反應(yīng)生成N2和H2O[12-13]。在這些催化劑上，NO氧化成NO2可能是SCR反應(yīng)的控制步驟。

2 ACF脫除NO的反應(yīng)機(jī)理

多相催化反應(yīng)一般都遵循以下兩種機(jī)理：①Langmuir-Hinshelwood機(jī)理——反應(yīng)物通過(guò)在催化劑表面相鄰的活性中心上吸附而結(jié)合，大多數(shù)表面反應(yīng)被認(rèn)為是通過(guò)這種方式完成的，例如對(duì)于金屬氧化物催化劑，NOx和NH3分別吸附于相鄰的活性位，然后相互作用生成產(chǎn)物[14]；②Eley-Rideal機(jī)理——吸附在活性中心上的一種反應(yīng)物和氣相中的另一種反應(yīng)物結(jié)合，而不是在相鄰活性中心位的吸附物種之間結(jié)合，例如對(duì)于金屬氧化物催化劑，SCR 反應(yīng)可能發(fā)生于氣相（或弱吸附）NOx和吸附態(tài)NH3之間，二者相互作用形成活性中間體，然后分解為N2和H2O[14]。對(duì)于以NH3為還原劑的NOx的 SCR 反應(yīng)，盡管催化劑多樣，但一個(gè)普遍的論點(diǎn)是反應(yīng)始于NOx和NH3在催化劑表面的吸附。而且對(duì)于大多數(shù)SCR 催化劑，NH3在催化劑表面的吸附強(qiáng)于NOx的吸附。這一點(diǎn)對(duì)于活性炭催化劑也是如此。

2.1 Langmuir-Hinshelwood機(jī)理

在室溫情況下，NH3選擇性催化還原NO的反應(yīng)過(guò)程可能發(fā)生在處于吸附態(tài)的 NH3與吸附態(tài)的NO2之間。NO2是氣相NO吸附在ACF表面后并進(jìn)一步被氧化的產(chǎn)物。Mochida等[9，15-17]研究給出：在此溫度下，氣相中的NH3通過(guò)Rideal 機(jī)理對(duì)ACF上的催化反應(yīng)的貢獻(xiàn)較小，而 NO被認(rèn)為吸附在ACF表面上由含氧官能團(tuán)分解形成的缺陷部位并迅速被氧化成NO2、N2O3。

研究表明[18]，在NH3-TPD實(shí)驗(yàn)中，觀察有NH3低溫脫附峰，且說(shuō)明了 ACF表面有類似的吸附中心；NO-TPD實(shí)驗(yàn)中則沒(méi)有檢測(cè)到NO脫附峰，但氣相色譜檢測(cè)催化測(cè)試反應(yīng)器出口有NO還原產(chǎn)物N2峰，ACF上發(fā)生的仍是催化還原反應(yīng)，O2的存在可以提高脫氮反應(yīng)的活性。而且，Zhu 等[5]認(rèn)為在此溫度下，ACF表面的NO吸附增加，可致使氣相中的NO與O2的氧化作用較小。由此推測(cè)，在低溫 30 ℃下的 SCR 反應(yīng)是遵循 Langmuir-Hinshelwood機(jī)理的假定，即吸附物NH3與相鄰活性位NO可能是以吸附物NO、NO2、N2O3等形式反應(yīng)生成H2O與N2的。

2.2 Eley-Rideal機(jī)理

在 100～150 ℃時(shí)，NH3的吸附量正比于此溫度范圍內(nèi)的反應(yīng)活性，NO的吸附量急劇減少，SCR脫氮的過(guò)程由NH3的吸附來(lái)控制[5，9，19-20]。在此溫度范圍內(nèi)，酸性含氧官能團(tuán)的引入可有效地提高ACF的反應(yīng)活性。實(shí)驗(yàn)研究表明[18]，對(duì)黏膠基活性碳纖維（viscose-based activated carbon fibers，VACF）進(jìn)行表面改性后，VACF表面有內(nèi)酯基、羧基和酸酐等酸性含氧官能團(tuán)的存在，可以提高VACF表面的NH3吸附能力，減少NO的吸附。當(dāng)反應(yīng)溫度較高時(shí)，VACF表面吸附的活性物種NH3，與表面吸附物NO的氧化產(chǎn)物NO2的作用減小，主要與氣相中NO-O2類合成物發(fā)生反應(yīng)，生成H2O與N2。因此，在此溫度范圍內(nèi)，認(rèn)為 SCR反應(yīng)遵循Eley-Rideal機(jī)理。

然而，從不同文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，不同的研究者對(duì)低、高溫的劃分卻不一致。如文獻(xiàn)[21]報(bào)道，ACF表面上的NO還原反應(yīng)在低溫和高溫時(shí)分別有兩種不同的反應(yīng)機(jī)理，低溫（＜200 ℃）時(shí)，碳纖維的吸附性能控制著NO的還原反應(yīng)；然而在高溫（200～400℃）時(shí)，碳纖維真正起到催化劑的作用。在低溫情況下，NO2是由以上提出的機(jī)理形成，然后在一些具有堿性的活性位（可能是含氮官能團(tuán)）吸附，然而NH3卻吸附在具有酸性的含氧官能團(tuán)的活性中心上，這樣吸附態(tài)的NO2和NH3就可以持續(xù)地進(jìn)行反應(yīng)。因此，低溫時(shí)活性炭就充當(dāng)一種濃縮反應(yīng)物（如NO2和NH3）的媒介，而不是充當(dāng)真正的催化劑。因此低溫階段時(shí)NO轉(zhuǎn)化率的降低應(yīng)當(dāng)歸結(jié)于溫度上升使得NO的吸附率下降。如果NO吸附機(jī)理控制NO還原反應(yīng)，隨著溫度持續(xù)增加，NO的轉(zhuǎn)化率應(yīng)該下降。然而實(shí)際情況是，當(dāng)溫度大于200 ℃時(shí)，NO轉(zhuǎn)化率隨著溫度的上升而有所提高，說(shuō)明此時(shí)有一種催化反應(yīng)發(fā)生。在這個(gè)溫度段，反應(yīng)機(jī)理取決于NO與NH3化學(xué)吸附。當(dāng)溫度高于400 ℃時(shí)，NO的轉(zhuǎn)化率以兩種方式進(jìn)行，一種是通過(guò)上面介紹的催化機(jī)理進(jìn)行，另一種是NO可以直接和活性炭反應(yīng)生成N2和CO，CO在活性炭表面的催化作用下氧化生成CO2。

但總的來(lái)說(shuō)，NH3-SCR反應(yīng)機(jī)理可能是Langmuir-Hinshelwood和Eley-Rideal兩個(gè)機(jī)理中一個(gè)或兩個(gè)機(jī)理的過(guò)渡形式，具體的反應(yīng)機(jī)理還根據(jù)ACF的種類及反應(yīng)條件等情況進(jìn)行具體分析。所以，ACF催化劑上的SCR反應(yīng)機(jī)理可歸納為：在低溫時(shí)NH3-SCR按照Langmuir-Hinshelwood機(jī)理進(jìn)行，即反應(yīng)在處于吸附態(tài)的NH3與吸附態(tài)的NO2之間進(jìn)行；隨著溫度的上升，NH3-SCR開(kāi)始按照Eley-Rideal機(jī)理進(jìn)行，即反應(yīng)在吸附態(tài)的活性物種NH3與氣相中的NO氧化產(chǎn)物之間進(jìn)行。低溫時(shí)，NO吸附在催化劑表面凹陷部位或極性位，隨著溫度的上升，與之競(jìng)爭(zhēng)吸附位的水抑制作用減小，從而提高NO的還原能力；高溫時(shí)，ACF表面NO吸附量減少，吸附在ACF表面官能團(tuán)活性位上的NH3起支配作用，這時(shí)表面官能團(tuán)的引入可以提高脫氮反應(yīng)的催化活性，SCR反應(yīng)發(fā)生在ACF表面官能團(tuán)活性位上吸附的活性物種NH3與氣相中的NO氧化產(chǎn)物之間。

3 ACF能低溫選擇性催化還原NO的主要影響因素

3.1 催化劑孔結(jié)構(gòu)特征

到目前為止，關(guān)于碳材料催化劑孔結(jié)構(gòu)特性對(duì)SCR影響的研究并沒(méi)有統(tǒng)一的結(jié)論。

研究[11]指出，活性炭對(duì)NO的催化活性不受其物理性質(zhì)如BET比表面積的影響。然而，這個(gè)結(jié)論是對(duì)幾種基于不同前體的活性炭而得出的，因此，活性炭孔結(jié)構(gòu)對(duì)活性炭催化活性的影響尚不能得到很好地評(píng)估。研究[1]指出，活性炭的吸附能力不直接與 BET比表面積或孔容相關(guān)。Teng等[11]研究表明，活性炭的比表面積在以NH3為還原劑催化還原NO的反應(yīng)中發(fā)揮重要作用，活性炭的催化活性隨其比表面積的增加而提高。Claudino等[22]指出NO的吸附能力與BET比表面積和炭表面的含氧官能團(tuán)都有關(guān)，且當(dāng)炭表面的氧含量增加時(shí)NO的吸附量增加。Lázaro等[23]發(fā)現(xiàn)，多孔結(jié)構(gòu)的適當(dāng)發(fā)展可以避免孔被阻塞。他們[24]還指出，活性炭載體的物理化學(xué)特性對(duì)催化劑的催化活性起到非常關(guān)鍵的作用，良好發(fā)展的比表面積和多孔性對(duì)獲得高催化活性的催化劑是至關(guān)緊要的?？梢?jiàn)，碳材料的表面結(jié)構(gòu)特征對(duì)催化活性的影響并不體現(xiàn)出統(tǒng)一的規(guī)律。

3.2 表面化學(xué)官能團(tuán)

碳基催化劑的催化活性主要由它們獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)所決定。存在于活性炭表面的化學(xué)官能團(tuán)，例如酸性或堿性含氧官能團(tuán)、含氮官能團(tuán)、雜原子等可以作為活性中心或者吸附位，因此它們?cè)谔疾牧系拇呋钚苑矫姘缪葜匾慕巧Ｔ谶@方面，物理性質(zhì)如多孔性、孔徑分布以及比表面積等對(duì)催化活性的主要影響是其改變了反應(yīng)物到達(dá)活性中心的過(guò)程。因此，碳基催化劑可用如下方式簡(jiǎn)單描述：①催化載體由大量的碳材料組成；②催化活性位是由碳材料表面的官能團(tuán)組成，包括雜原子、含氧官能團(tuán)、碳的晶格缺陷等。

從以上分析SCR反應(yīng)機(jī)理時(shí)發(fā)現(xiàn)，在低溫情況下，NO2在一些具有堿性的活性位（可能是含氮官能團(tuán)）吸附，而NH3吸附在具有酸性的含氧官能團(tuán)的活性中心上，吸附態(tài)的NO2和NH3可以確保反應(yīng)可以持續(xù)地進(jìn)行?；谶@些分析，共存于活性炭表面的官能團(tuán)，無(wú)論其是堿性或酸性，都確保NO較高的轉(zhuǎn)化率。Mu?iz等[25]研究指出，采用一些不同的表面處理方法可以提高NOx的脫出率，活性的提高是由于表面酸性官能團(tuán)的形成提高了 NH3的吸附，證明了ACF表面化學(xué)特性對(duì)SCR過(guò)程的重要性。通過(guò)適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚?，如與氨反應(yīng)、氨氧化反應(yīng)等，可以生成堿性的含氮官能團(tuán)，這些官能團(tuán)在低溫時(shí)（＜200 ℃）充當(dāng)吸附位而在較高溫度時(shí)（200～400 ℃）充當(dāng)催化活性中心，所以提高了纖維的活性。

Lázaro等[24]指出，表面含氧官能團(tuán)的出現(xiàn)有利于在NO還原反應(yīng)中反應(yīng)物的吸附。Mu?iz等[25]指出，活性炭載體的物理化學(xué)特性對(duì)催化劑的催化活性起到非常關(guān)鍵的作用，特別是在TPD中分解釋放出CO的含氧官能團(tuán)對(duì)獲得高催化活性的催化劑是至關(guān)緊要的。

Matzner等[26]研究發(fā)現(xiàn)，活性炭結(jié)構(gòu)中加入氮后可以促進(jìn)其對(duì)NO的催化活性，氮含量越高其對(duì)NO和O2的吸附也越高。研究[26-28]表明，炭表面的氮有利于NO的吸附。氮原子取代炭層中的碳原子后，其外電子就趨向脫離原位，容易轉(zhuǎn)移到吸附態(tài)的物種形成反應(yīng)中間體，所以較高的氮含量可能促進(jìn)電子從炭表面轉(zhuǎn)移到NO分子上[29]。研究[7]指出，炭表面的含氮物種似乎在以 NH3為還原劑的 NOx選擇性催化還原中起了重要的作用，這些含氮物種有利于 NO2的形成（一種反應(yīng)中間體）；炭表面的催化活性位有利于NO氧化成NO2類的物種；炭表面的堿性增加可以提高NO的轉(zhuǎn)化率；而炭表面氮含量越高（特別是嘧啶型氮）堿性越高，嘧啶型氮由于具有堿性所以對(duì)弱酸性的氣體如NO具有親和力。

4 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，不同的氣體組合，反應(yīng)物分子在碳材料表面的行為特征是不一樣的。ACF催化劑上的選擇性催化還原NO的機(jī)理為：低溫時(shí)NH3-SCR 遵循 Langmuir-Hinshelwood機(jī)理，較高溫度時(shí)NH3-SCR 遵循 Eley-Rideal機(jī)理。到目前為止，碳材料催化劑孔結(jié)構(gòu)特性對(duì)SCR影響的研究并沒(méi)有統(tǒng)一的結(jié)論。活性炭表面的化學(xué)官能團(tuán)可以作為活性中心或者吸附位，在碳材料的催化活性方面扮演著重要的角色，其與催化劑孔結(jié)構(gòu)特征一起形成了ACF能低溫選擇性催化還原NO的主要影響因素。

[1]Neathery J K，Rubel A M，Stencel J M. Uptake of NOxby activated carbons：bench-scale and pilot-plant testing[J].Carbon，1997，35（9）：1321-1327.

[2]Kong Y，Cha C Y. NOxadsorption on char in presence of oxygen and moisture[J].Carbon，1996，34（8）：1027-1033.

[3]García P，Coloma F，Salinas Martínez de Lecea C，et al. Nitrogen complexes formation during NO-C reaction at low temperature in presence of O2and H2O[J].Fuel Processing Technology，2002，77-78（20）：255-259.

[4]Lee Y W，Choi D K，Park J W. Performance of fixed-bed KOH impregnated activated carbon adsorber for NO and NO2removal in the presence of oxygen[J].Carbon，2002，40（9）：1409-1417.

[5]Zhu Z，Liu Z，Liu S，et al. Adsorption and reduction of NO over activated coke at low temperature[J].Fuel，2000，79（6）：651-658.

[6]Zawadzki J，Wi?niewski M，Skowrońska K. Heterogeneous reactions of NO2and NO-O2on the surface of carbons[J].Carbon，2003，41（2）：235-246.

[7]Szymanski G S，Grzybek T，Papp H. Influence of nitrogen surface functionalities on the catalytic activity of activated carbon in low temperature SCR of NOxwith NH3[J].Catalysis Today，2004，90（1-2）：51-59.

[8]楊超，張俊豐，童志權(quán)，等. 活性炭低溫催化還原NOx影響因素及反應(yīng)機(jī)理分析[J]. 環(huán)境科學(xué)研究，2006，19（4）：86-90.

[9]Mochida I，Korai Y，Shirahama M，et al. Removal of SOxand NOxover activated carbon fibers[J].Carbon，2000，38（2）：227-239.

[10]Adapa S，Gaur V，Verma N. Catalytic oxidation of NO by activated carbon fiber（ACF）[J].Chemical Engineering Journal，2006，116（1）：25-37.

[11]Teng H，Hsu Y F，Tu Y T. Reduction of NO with NH3over carbon catalysts——The influence of carbon surface structures and the global kinetics[J].Applied Catalysis B：Environmental，1999，20（2）：145-154.

[12]Huang H Y，Long R Q，Yang R T. Kinetics of selective catalytic reduction of NO with NH3on Fe-ZSM-5 catalyst[J].Applied Catalysis A：General，2002，235（1-2）：241-251.

[13]Long R Q，Yang R T. Selective catalytic reduction of NO with ammonia over Fe3+-exchanged mordenite（Fe-MOR）：Catalytic performance，characterization，and mechanistic study[J].Journal of Catalysis，2002，207（2）：274-285.

[14]Busca G，Lietti L，Ramis G，et al. Chemical and mechanistic aspects of the selective catalytic reduction of NOxby ammonia over oxide catalysts：A review[J].Applied Catalysis B：Environmental，1998，18（1-2）：1-36.

[15]Mochida I，Kawabuchi Y，Kawano S，et al. High catalytic activity of pitch-based ACF of moderate surface area for oxidation of NO to NO2at room temperature[J].Fuel，1997，76（6）：543-548.

[16]Mochida I，Kawano S，Hironaka M. Kinetic study on reduction of NO of low concentration in air with NH3at room temperature over Pitch-based active carbon fibers of moderate surface area[J].Langmuir，1997，13（20）：5316-5321.

[17]Mochida I，Kawano S，Shirahama N，et al. Catalytic activity of pitch-based activated carbon fiber of large surface area heat-treated at high temperature and its regeneration for NO-NH3reaction at ambient temperatures[J].Fuel，2001，80（15）：2227-2233.

[18]張春菊. 新型改性活性碳纖維上氮氧化物低溫選擇性催化還原研究[D]. 廣州：華南理工大學(xué)，2006.

[19]Zhu Z，Liu Z，Liu S，et al. A novel carbon-supported vanadium oxide catalyst for NO reduction with NH3at low temperatures[J].Applied Catalysis B：Environmental，1999，23（4）：229-233.

[20]Zhu Z，Liu Z，Liu S，et al. Mechanism of SO2promotion for NO reduction with NH3over activated carbon-supported vanadium oxide catalyst[J].Journal of Catalysis，2001，197（1）：6-16.

[21]Mu?iz J，Marbán G，F(xiàn)uertes A B. Low temperature selective catalytic reduction of NO over polyarylamide-based carbon fibres[J].Applied Catalysis B：Environmental，1999，23（1）：25-35.

[22]Claudino A，Soares J L，Moreira R F P M，et al. Adsorption equilibrium and breakthrough analysis for NO adsorption on activated carbons at low temperatures[J].Carbon，2004，42（8-9）：1483-1490.

[23]Lázaro M J，Boyano A，Gálvez M E，et al. Low-cost carbon-based briquettes for the reduction of no emissions from medium-small stationary sources[J].Catalysis Today，2007，119（1-4）：175-180.

[24]Lázaro M J，Galvez M E，Ruiz C，et al. Vanadium loaded carbon-based catalysts for the reduction of nitric oxide[J].Applied Catalysis B：Environmental，2006，68（3-4）：130-138.

[25]Mu?iz J，Marbán G，F(xiàn)uertes A B. Low temperature selective catalytic reduction of NO over modified activated carbon fibres[J].Applied Catalysis B：Environmental，2000，27（1）：27-36.

[26]Matzner S，Boehm H P. Influence of nitrogen doping on the adsorption and reduction of nitric oxide by activated carbons[J].Carbon，1998，36（11）：1697-1709.

[27]Huang M C， Teng H. Nitrogen-containing carbons from phenol-formaldehyde resins and their catalytic activity in NO reduction with NH3[J].Carbon，2003，41（5）：951-957.

[28]Yang C M，Kaneko K. Nitrogen-doped activated carbon fiber as an applicant for NO adsorbent[J].Journal of Colloid and Interface Science，2002，255（2）：236-240.

[29]Lobree L J，Hwang I C，Reimer J A，et al. Investigations of the state of Fe in H–ZSM-5[J].Journal of Catalysis，1999，186（2）：242-253.

Research advance in mechanism of low-temperature SCR of NO on carbon materials

HUANG Huacun
（Department of Chemistry and Life Science，Hechi College，Yizhou 546300，Guangxi，China）

The behavior of the reactant molecules on carbon materials surface，formation of adsorbed NO2，dimer (NO)2，—NO2or pyridine compounds from single component NO is reviewed. When NO and O2coexists，NO is oxidized to NO2by the adsorbed O2. When NO，O2and NH3coexists，the reaction occurs between adsorbed NH3and adsorbed NO2. The mechanism of selective catalytic reduction（SCR）of NO on activated carbon fibers（ACF）catalyst is presented as follows. At a low temperature NH3-SCR follows the Langmuir-Hinshelwood mechanism. While at a high temperature NH3-SCR follows the Eley-Rideal mechanism. The catalyst pore structure characteristics and surface chemical functional groups are the main factors of the low temperature SCR of NO.

carbon material；activated carbon fiber；reaction mechanism；selective catalytic reduction

TQ 426

A

1000–6613（2011）07–1478–05

2010-11-16；修改稿日期：2011-03-14。

黃華存（1975—），男，博士，從事大氣環(huán)境科學(xué)與污染控制研究。E-mail hua0666@163.com。