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Selective catalytic reduction of NO over hierarchical Cu ZSM-5 coated on an alumina foam support
Reaction Chemistry & Engineering ( IF 3.4 ) Pub Date : 2022-01-05 , DOI: 10.1039/d1re00505g Risha Raju 1 , Gomathi N. 2 , K. Prabhakaran 2 , Kuruvilla Joseph 2 , A. Salih 1
Reaction Chemistry & Engineering ( IF 3.4 ) Pub Date : 2022-01-05 , DOI: 10.1039/d1re00505g Risha Raju 1 , Gomathi N. 2 , K. Prabhakaran 2 , Kuruvilla Joseph 2 , A. Salih 1
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The development of structured catalysts for process intensification is of growing interest in catalytic processes due to heat and mass transfer limitations at an industrial scale. These limitations can be diminished to an extent by the introduction of hierarchical foam catalysts. We develop a hierarchical Cu ZSM-5 catalyst coated on a macroporous α alumina foam support for NH3 selective catalytic reduction (SCR) of NO. This hierarchical Cu ZSM-5 catalyst along with the macroporous foam support enhances the mass transfer and increases the catalyst life with reduced pressure drop. The Cu ZSM-5 foam catalyst is synthesized by an in situ hydrothermal method with three different SiO2/Al2O3 ratios of 10, 20, and 50. The catalysts are characterized for their crystallinity, morphology, acidity, and redox properties. The standard SCR of NO by NH3 is carried out to determine the performance of the prepared Cu ZSM-5 foam catalysts. The NO conversion at low-temperature increases due to NO oxidation attributed to the CuO content in the foam catalyst. A high conversion of 96% is observed at 350 °C with a mass transfer coefficient of 0.1 m s−1 and pressure drop of 1.9 kPa at 55 200 h−1 over Cu ZSM-5-20. The NO conversion decreases at higher temperatures due to NH3 oxidation. The more or less steady NO conversion efficiency exhibited by the Cu ZSM-5-20 foam catalyst in the temperature range of 200 to 550 °C is advantageous in NO reduction from high-temperature exhaust gases.
中文翻译：
在氧化铝泡沫载体上涂覆的分级 Cu ZSM-5 上选择性催化还原 NO
由于工业规模的传热和传质限制，用于过程强化的结构化催化剂的开发在催化过程中引起了越来越多的兴趣。通过引入分级泡沫催化剂，这些限制可以在一定程度上减少。我们开发了一种涂覆在大孔 α 氧化铝泡沫载体上的分级 Cu ZSM-5 催化剂，用于 NO 的 NH 3选择性催化还原 (SCR)。这种分层的 Cu ZSM-5 催化剂与大孔泡沫载体一起增强了传质并在降低压降的情况下延长了催化剂寿命。三种不同SiO 2 /Al 2 O 3原位水热法合成Cu ZSM-5泡沫催化剂比率为 10、20 和 50。催化剂的特征在于它们的结晶度、形态、酸度和氧化还原性能。对制备的Cu ZSM-5泡沫催化剂的性能进行了NH 3对NO的标准SCR。由于泡沫催化剂中的 CuO 含量导致 NO 氧化，低温下的 NO 转化率增加。在 350 °C 下观察到 96% 的高转化率，在 Cu ZSM-5-20上具有 0.1 ms -1的传质系数和 55 200 h -1的压降为 1.9 kPa 。由于 NH 3 ，NO 转化率在较高温度下降低氧化。Cu ZSM-5-20 泡沫催化剂在 200 至 550 °C 的温度范围内表现出或多或少稳定的 NO 转化效率，有利于从高温废气中还原 NO。
更新日期：2022-01-05
中文翻译：
在氧化铝泡沫载体上涂覆的分级 Cu ZSM-5 上选择性催化还原 NO
由于工业规模的传热和传质限制，用于过程强化的结构化催化剂的开发在催化过程中引起了越来越多的兴趣。通过引入分级泡沫催化剂，这些限制可以在一定程度上减少。我们开发了一种涂覆在大孔 α 氧化铝泡沫载体上的分级 Cu ZSM-5 催化剂，用于 NO 的 NH 3选择性催化还原 (SCR)。这种分层的 Cu ZSM-5 催化剂与大孔泡沫载体一起增强了传质并在降低压降的情况下延长了催化剂寿命。三种不同SiO 2 /Al 2 O 3原位水热法合成Cu ZSM-5泡沫催化剂比率为 10、20 和 50。催化剂的特征在于它们的结晶度、形态、酸度和氧化还原性能。对制备的Cu ZSM-5泡沫催化剂的性能进行了NH 3对NO的标准SCR。由于泡沫催化剂中的 CuO 含量导致 NO 氧化，低温下的 NO 转化率增加。在 350 °C 下观察到 96% 的高转化率，在 Cu ZSM-5-20上具有 0.1 ms -1的传质系数和 55 200 h -1的压降为 1.9 kPa 。由于 NH 3 ，NO 转化率在较高温度下降低氧化。Cu ZSM-5-20 泡沫催化剂在 200 至 550 °C 的温度范围内表现出或多或少稳定的 NO 转化效率，有利于从高温废气中还原 NO。
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