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钯基催化剂氧化低浓度甲烷的研究进展

收稿日期：2022-12-06 修回日期：2023-01-12 接受日期：2023-04-24

DOI:10.20078/j.eep.20230122

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    摘要：甲烷(CH_4)是一种重要的温室气体,其引发温室效应的能力是等量CO_2的25倍。 船用天然气发动机排气中存在低浓度(0.05%~0.5%)CH_4泄露。CH_4化学结构稳定,起燃温度高,低浓度CH_4难以被捕集利用,催化氧化是去除尾气中低... 展开+
    摘要：

    甲烷(CH_4)是一种重要的温室气体,其引发温室效应的能力是等量CO_2的25倍。 船用天然气发动机排气中存在低浓度(0.05%~0.5%)CH_4泄露。CH_4化学结构稳定,起燃温度高,低浓度CH_4难以被捕集利用,催化氧化是去除尾气中低浓度CH_4的主要方式。贵金属钯(Pd)是完全氧化低浓度CH_4性能良好的催化材料。针对Pd基催化剂低温活性、可靠性以及研发成本等问题,本文介绍了目前Pd基催化剂主要研究进展。 首先明晰了催化剂的Pd粒径和价态分布、Pd分散状态、载体种类以及强金属-载体间相互作用(SMSI)等对甲烷氧化活性的影响规律;其次,总结了目前公认的Pd基催化剂表面甲烷氧化机理和反应路径;之后,详细阐述了Pd基催化剂运行过程中高温烧结、水中毒及硫中毒等多种失活机制;最后,总结了当前低浓度甲烷完全氧化面临的主要挑战以及未来甲烷氧化催化剂的发展方向,并简要提出了Pd 基催化剂的性能改善策略。

    收起-

    作者：

    • 赵旭腾1
    • 侯进2
    • 王一男1
    • 桂煜1
    • 张毅然1
    • 李珂2
    • 陈婷1
    • 林赫1,*

    作者简介

    作者简介：赵旭腾(1992—),男,河北石家庄人,博士研究生,从事低浓度甲烷的催化氧化研究。E-mail:zhaoxuteng@sjtu.edu.cn
    通讯作者：林赫(1973—),男,江西新余人,教授,研究方向为碳捕集和车船动力污染物排放控制、面向碳中和的能源催化转化、纳米催化剂和纳米能源材料合成、气体传感器芯片制备。E-mail:linhe@sjtu.edu.cn

    单位

    • 1. 上海交通大学 机械与动力工程学院
    • 2. 中国船舶集团有限公司第七一一研究所

    关键字

    • 天然气发动机
    • 钯基催化剂
    • 低浓度甲烷
    • 催化氧化

    基金项目

    国家自然科学基金青年基金(52106173); 国家自然科学基金青年基金(52006142)

    引用格式

    赵旭腾, 侯进, 王一男, 等. 钯基催化剂氧化低浓度甲烷的研究进展[J]. 能源环境保护, 2023, 37(2): 106-116.

    ZHAO Xuteng, HOU Jin, WANG Yinan, et al. Research progress of palladium-based catalysts for oxidation of low concentration methane[J]. Energy Environmental Protection, 2023, 37(2): 106-116.

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