在燃烧排放中的拉曼光谱

汽车和工业燃烧排放的主要污染物之一是一氧化氮(NO)。它对大气有许多不利影响，包括烟雾的形成和臭氧的损失。尽管有大量的研究，但现有的消除产生NO的方法仍有许多局限性。一个例子是利用汽车中的三元催化剂去除CO、未燃烧的碳氢化合物和NO。然而，这也有局限性，比如一个非常精确的有效燃料/氧气范围的限制。因此，这一问题阻碍了低油耗的轻燃发动机的发展。

许多发电厂同时添加氧气和还原剂(如氨)，以促进NO的催化还原:

nh 43.+ 2no + 2o2→6小时2O + 3 n2

(1）

然而，最理想的反应，特别是在汽车应用中，是通过直接催化解离NO:

2没有→N2+O2

（2）

然而，尚未构建在正常操作温度下具有足够活性的该反应催化剂。催化剂的活性以摩尔/克催化剂/秒为单位进行测量。

本文描述了适用的工作拉曼光谱为了研究氧化钡在氧化镁上的应用，以便在高度特定的反应条件下分解NO，在该系统中发现了异常罕见的行为≥11 mol%，催化剂的活性随着温度的升高而显著增加，随后突然下降。

此外，温度的降低在很大程度上取决于NO和额外O的分压₂．当温度超过150°C时，催化剂的反应性开始恢复。然而，温度依赖性的明显差异表明，在两种不同的温度系统中有一个交替过程。许多研究致力于从表面相和化学的角度来理解这一过程。

图1。NO/He在Ba/MgO催化剂上的分解率为1%:圆形表示1 mol% Ba/MgO，钻石表示14 mol% Ba/MgO。

分析方法

理论上，FTIR和拉曼光谱都可用于评估可改善这一机制的众多钡物种。但是，选择了拉曼光谱，因为感兴趣的特定区域在600°C和700°C之间，FTIR在500°C以上的温度下不起作用，因为它会产生不成比例的黑斑发射从样品中提取。

实验的

拉曼分析是在现场完成的，利用532纳米入射辐射Kaiser光学系统公司的全息探针^商标*分析仪。该机械具有非常高的灵敏度，这是至关重要的，因为活性物种很可能具有较小的表面张力。因此，必须使用较低的激光功率（几mW），以防止该温度敏感反应系统的样品加热过多。由于产生的荧光不在可见光激发范围内，且拉曼信号强度成比例（1/λ4），因此有利于使用小波长。这种较小波长的应用也阻止了黑体辐射的产生。Mk II探头用于激光激发和信号采集阶段，工作距离为50 mm。该装置灵敏度高，可在样品上使用2.5 mW的激光捕获光谱。使用热电偶进行的评估表明，这会导致局部温度升高（<5°C）。每个实验都使用50毫克悬浮在熔融石英熔块上的催化剂。气体（NO，O₂，他）然后流过该系统，该系统被包围在一个小容量（10毫升）细胞内，以允许快速重建。

图2。在550°C时，会形成一种硝基钡物种，对应于催化活性的增加。

结果与讨论

根据操作条件，可以检查产生的拉曼光谱中的多种“巴诺”。例如硝酸钡_3.）₂)，亚硝酸钡₂）₂)和氧化钡与硝基(NO₂)配体。这些参数包括气体分压和操作温度，从高活度状态转移到低活度状态。每个BaNO物种的光谱强度不同，但在不同操作条件下，硝基物种的强度与催化剂的活性密切相关。因此，结果表明，活性中间产物是硝基钡。

图3。催化反应方案。NO与过氧化钡(BaO)反应生成了一种钡-硝基反应中间体₂）.

通过评估作为硝酸盐和结晶过氧化钡结果的拉曼谱带，这允许理解复合物对O的依赖性₂压力，使其包含在最终反应方案中。氧有两种不同的作用，首先它产生过氧化钡，导致硝基的产生。其次，大量的O₂将活性硝基物质转化为非活性形式的硝酸盐。

对催化剂表面形貌的进一步研究表明，活性的硝基钡相不是单层的，而是由许多微晶体组成的。目前利用拉曼光谱的研究旨在了解各相之间相互作用的化学性质。

结论

的使用拉曼光谱原位氧化是一种非常有价值的工具，它使我们能够理解一种新的脱硝催化机制。然而，这种Ba/MgO催化剂并不具有足够的商业应用催化活性，但这项研究确定了几种可以导致NO分解的催化中间体的质量。

参考:

• Xie，S.；Mestl，G.；Rosynek，M.P.；和Lunsford，J.H.，“氧化镁支撑的氧化钡上一氧化氮的分解。1.氧化钡-硝基中间体的催化结果和原位拉曼光谱证据”，《美国化学学会杂志》，第119卷，1997年，第10186页。

本信息来源、审查和改编自凯撒光学系统公司提供的材料。欧洲杯足球竞彩

有关此来源的更多信息，请访问Kaiser光学系统．