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甲烷燃烧催化剂研究进展

收稿日期：2023-01-28 修回日期：2023-02-03 接受日期：2023-04-24

DOI:10.20078/j.eep.20230211

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    摘要：甲烷是天然气的主要成分,广泛应用于电厂、天然气车和各种化学品合成等领域。但由于其具有强温室效应,使用过程中的甲烷泄露和排放会对环境造成重大影响。 甲烷直接燃烧净化所需的反应温度高,常伴随高温副产物NO_x等,对环境危害较大。催化燃烧是一种更... 展开+
    摘要：

    甲烷是天然气的主要成分,广泛应用于电厂、天然气车和各种化学品合成等领域。但由于其具有强温室效应,使用过程中的甲烷泄露和排放会对环境造成重大影响。 甲烷直接燃烧净化所需的反应温度高,常伴随高温副产物NO_x等,对环境危害较大。催化燃烧是一种更为高效清洁的处理技术,而该技术的核心是高效稳定的催化剂。文章综述了近年来国内外用于甲烷燃烧的贵金属和非贵金属催化剂研究进展。 两类催化剂各有特点,其中贵金属催化剂低温活性优异,载体选择丰富,但是成本较高和易发生高温团聚成为制约其工业应用的重要原因。非贵金属催化剂成本低,热稳定性优异,但起燃温度较高,仅适用于高温工况。工业尾气中常含有大量水蒸气和微量SO_2,为了满足长期稳定的工业应用需求,无论贵金属还是非贵金属催化剂,其抗中毒能力仍需改进提升。此外,文章总结了贵金属和非贵金属催化剂活性物种、反应机理研究进展,以及工业化应用的可行性,并展望了该领域未来可能的发展方向。

    收起-

    作者：

    • 蔡洁莹1,2,3
    • 李杰1,2
    • 张燕1,2,3
    • 单文坡1,2,3,*

    作者简介

    作者简介：蔡洁莹(1995—),女,河南灵宝人,博士研究生,主要从事甲烷催化氧化研究。E-mail:jycai@iue.ac.cn
    通讯作者：单文坡(1980—),男,河北东光人,研究员,主要从事大气污染控制研究。E-mail:wpshan@iue.ac.cn

    单位

    • 1. 中国科学院城市环境研究所 中国科学院区域大气环境研究卓越创新中心
    • 2. 中国科学院城市环境研究所 宁波观测研究站 浙江省城市环境过程与污染控制重点实验室
    • 3. 中国科学院大学

    关键字

    • 甲烷催化燃烧
    • 贵金属催化剂
    • 非贵金属催化剂
    • 活性物种
    • 反应机理

    基金项目

    国家重点研发计划项目(2022YFC3701804);国家自然科学基金项目(U20B6004)

    引用格式

    蔡洁莹, 李杰, 张燕, 等. 甲烷燃烧催化剂研究进展[J]. 能源环境保护, 2023, 37(2): 62-72.

    CAI Jieying, LI Jie, ZHANG Yan, et al. Research progress on methane combustion catalysts[J]. Energy Environmental Protection, 2023, 37(2): 62-72.

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