Cu-Mn-Ce三元层状双氧化物纳米催化剂在C3 H6 /CO协同还原NO中的低温高效性能研究

为解决富氧低温条件下NOx 减排效率不足的问题，研究人员开发了Cu-Mn-Ce-LDO纳米催化剂，通过共沉淀-水热法合成并采用C3 H6 /CO双还原剂体系进行SCR（选择性催化还原）测试。最优配比的Cu0.75 Mn0.15 Ce0.1 -LDO在250°C实现86.25% NO转化率和85% N2 选择性，且抗SO2 中毒性能突出。该研究为低温SCR技术提供了新型高效催化材料。

　　

随着全球能源需求增长和环保要求趋严，氮氧化物(NO_x
)排放控制成为环境催化领域的重大挑战。传统选择性催化还原(SCR)技术面临低温活性不足、还原剂竞争性氧化等瓶颈问题。特别是对于同时含烃类(C₃
H₆
)和一氧化碳(CO)的工业废气，现有催化剂难以在低温(<250°C)条件下实现高效NO_x
转化。针对这一难题，中国国家自然科学基金支持的研究团队创新性地设计了三元金属层状双氧化物(LDO)纳米催化剂，相关成果发表在《Fuel》期刊。

研究采用共沉淀-水热法合成Cu-Mn-Ce-LDO系列催化剂，通过固定床反应器评估C₃
H₆
/CO-SCR性能，结合SEM、XRD、XPS等表征手段分析材料特性，并运用原位DRIFTS（漫反射傅里叶变换红外光谱）揭示反应机理。

Synthesis of the nano catalytic material
通过调控Cu/Mn/Ce摩尔比（0.75:0.15:0.1最优），获得具有高比表面积和均匀金属分散的LDO材料。XRD显示典型层状结构，H₂
-TPR证实Cu²⁺
/Cu⁺
与Mn⁴⁺
/Mn³⁺
的协同氧化还原能力。

C₃
H₆
/CO-SCR test
Cu_0.75
Mn_0.15
Ce_0.1
-LDO在250°C实现86.25% NO转化率，N₂
选择性>85%。SO₂
耐受性测试显示，催化剂暴露后仍保持76.63%活性，且去除SO₂
后恢复至81.3%。

Conclusions
研究证实Ce的引入显著提升氧存储能力，稳定Cu/Mn价态循环。原位DRIFTS揭示双还原剂通过形成甲酸盐/乙酸盐中间体促进NO解离，遵循Langmuir-Hinshelwood与Eley-Rideal混合反应路径。

该研究突破性地将三元LDO催化剂与双还原剂体系结合，为解决低温SCR技术瓶颈提供了新材料设计思路。催化剂优异的抗毒性和稳定性，使其在柴油车尾气、工业窑炉等实际应用场景中展现出重要潜力。特别是提出的"氧空位-金属价态循环-双还原剂协同"作用机制，为多组分催化体系开发奠定了理论基础。