PGM-free Mn/Al2O3在先进AdSCR系统中实现低温高效被动NOx吸附的优越性研究

《Separation and Purification Technology》：Low-temperature superiority of PGM-free Mn/Al 2O 3 for passive NO x adsorption in advanced AdSCR systems

　　本文推荐了一种无铂族金属（PGM-free）的Mn/Al2O3整体式催化剂，通过3D打印技术制备，用于柴油机冷启动阶段的被动NOx吸附（PNA）。研究表明，该材料在低温下具有与Pd基吸附剂相当的NOx存储性能，并能与选择性催化还原（SCR）催化剂有效集成于吸附+选择性催化还原（AdSCR）系统，特别是同轴3D打印制备的核壳结构整体式催化剂表现出优异的协同性能，为开发低成本、高效的冷启动NOx控制技术提供了新策略。

　　

Highlight

无铂族金属（PGM-free）Mn/Al₂O₃整体式催化剂在低温NO_x吸附方面表现出与Pd基材料相当的性能。Mn离子是吸附NO_x形成亚硝酸盐和硝酸盐的关键活性位点。核壳结构AdSCR整体式催化剂显示出最佳的协同性能，有效降低了NH₃泄漏并抑制了N₂O的生成。

Section snippets

Preparation of Mn/Al₂O₃

Mn/Al₂O₃样品采用湿法浸渍（WI）方法制备，使用Mn(CH₃COO)₂·4H₂O和商业γ-Al₂O₃。具体而言，将10克γ-Al₂O₃用Mn(CH₃COO)₂·4H₂O水溶液浸渍。混合物在室温下搅拌12小时，随后蒸发溶剂。接着，将浸渍了锰的Al₂O₃在马弗炉中于600°C下煅烧5小时。相应的样品被系统地标记为Mn(x)/Al₂O₃，其中x代表理论锰负载量（重量百分比）。

Characterizations of physicochemical properties

通过ICP-OES分析定量测定了Mn/Al₂O₃系列催化剂中锰的实际负载量。总结在表S1中的数据表明，实验测量的锰负载量与理论计算值高度一致。图1a展示了Mn/Al₂O₃催化剂的XRD图谱，显示出与γ-Al₂O₃相（JCPDS 29–0063）对应的特征衍射峰，位于2θ = 37.4°, 45.9°, 和66.9°。Mn(10)/Al₂O₃催化剂的XRD图谱未检测到明显的MnO_x晶体相，表明锰物种高度分散在Al₂O₃载体上。

Conclusion

总之，我们开发并系统评估了一系列Mn/Al₂O₃整体式催化剂作为经济高效的被动NO_x吸附剂（PNA）。全面的物理化学表征表明，锰主要以两种形式存在：锰离子和高度分散的MnO_x团簇。原位NO-DRIFTS研究证明，NO_x存储主要通过形成表面亚硝酸盐和硝酸盐物种实现，其中锰离子被确定为关键活性位点。吸附-脱附实验表明，Mn/Al₂O₃整体式催化剂在低温下具有优异的NO_x存储能力。