氢预处理策略提升富铝Cu-CHA分子筛的低温SCR活性与SOx耐受性研究

针对柴油车冷启动阶段NOx低温转化效率不足及SOx(SO2/SO3)毒化问题，研究人员通过氢预处理将富铝Cu-CHA分子筛中聚集态CuxOy转化为孤立Cu2+活性位，使175℃下NOx转化率提升至78%，并显著抑制硫酸铜沉积。该研究为开发高效耐硫SCR催化剂提供了新思路。

　　

随着柴油车排放法规日益严格，开发兼具低温高效与耐硫性能的NH₃-SCR催化剂成为研究热点。商用Cu-SSZ-13分子筛虽具优异宽温域活性，但在冷启动阶段（<200℃）仍面临NO_x转化不足的瓶颈。更严峻的是，柴油氧化催化剂(DOC)上游产生的SO_x(SO₂/SO₃=3/7)会与分子筛中特定铜物种形成稳定硫酸盐，导致催化剂不可逆失活。传统研究多聚焦SO₂单一毒化，而实际工况中SO₃的协同毒化效应长期被忽视。

针对这一挑战，中国巴斯夫催化剂有限公司与国内高校合作团队在《Applied Catalysis A: General》发表研究，创新性地采用氢预处理策略改造富铝Cu-CHA分子筛。通过H₂-TPR（氢气程序升温还原）证实，该方法能将有害的Cu_xO_y聚集体转化为高活性孤立Cu²⁺离子，同时减少易硫化的8MR-Z-[Cu(OH)]⁺物种。改性后的催化剂在175℃实现NO_x转化率78%，较原始样品提升20个百分点，且SO_x毒化实验显示铜硫酸盐沉积量显著降低。

研究团队运用多尺度表征技术：X射线衍射(XRD)确认分子筛结构完整性；电子顺磁共振(EPR)定量孤立Cu²⁺浓度；原位漫反射傅里叶变换红外光谱(in-situ DRIFTS)捕获关键中间体（桥联/双齿硝酸盐、NO⁺和L-NH₃）；热重分析(TGA)量化硫酸盐沉积量。动力学分析表明，改性催化剂遵循"快速SCR"反应路径，其表观活化能降低32%。

【NH₃-SCR性能】章节显示，氢预处理后催化剂(Cu-CHA-m)在150-200℃区间NO_x转化率提升14-20%，高温活性保持稳定。SO_x-TPD实验证实其硫酸盐脱附温度降低47℃，表明毒化物种结合力减弱。

【讨论】部分揭示作用机制：①富铝骨架提供更多双铝位点(2Z)容纳Cu²⁺；②氢处理促使Cu_xO_y解离为活性Cu²⁺，增加反应位点密度；③8MR-Z-[Cu(OH)]⁺减少抑制了硫酸铜晶核形成。

该研究突破传统Cu-SSZ-13改性思路，首次阐明SO_x混合毒化下的铜物种演化规律。Rui Yu、Junming Cui等作者在【结论】中指出，氢预处理策略兼具操作简便与效果显著的优势，为重型柴油车后处理系统催化剂设计提供了新范式。特别值得注意的是，该方法在保持高铜负载量（满足重型车需求）的同时，解决了高铜含量导致的活性位聚集与硫敏感矛盾，具有直接工业化应用潜力。