Каталитическое восстановление оксидов азота в присутствии кислорода и его механизм. Открытие процесса селективного каталитического восстановления NOx в присутствии избытка O2 имело огромное значение с точки зрения доказательства принципиальной возможности восстановления оксидов азота в окислительной атмосфере [113]. В последующее десятилетие количество публикаций, посвященных изучению СКВ NOx, неуклонно росло.
Изучению активных центров на поверхности катализатора, механизмов и интермедиатов данных реакций с помощью методов ИК-спектроско-пии, ТПД, ТПР (термопрограммированная реакция), УФ-Вид, РФА (рентгеновская дифракция), РЭС (рентгеноэлектронная спектроскопия), EXAFS (спектроскопия тонкой структуры дальнего края рентгеновского поглощения), XANES (спектроскопия ближнего края рентгеновского поглощения), метода меченных атомов, ИК-Фурье (ИК-спектроскопия с фурье-преобразованием), посвящено значительное число работ [13, 23, 28, 35, 41, 55, 61, 68, 80, 81, 83, 84, 103, 114-156]. Степень изученности промежуточных соединений, элементарных стадий процесса различна.
Несмотря на большое количество литературы по каталитическому превращению и восстановлению NOx единого мнения по этим вопросам до сих пор не сформировано.
Не в полной мере установлен тип активных центров катализаторов, структура интермедиатов, роль кислорода и т.д. Каталитическое восстановление NOx восстановителями (реагентами) в присутствии О2 или воздуха в общем виде можно представить следующей схемой (4): NOх + В + O2 Þ N2 + ВО + (1-у) O2 (4), где В – восстановитель, ВО – продукты превращения В; у - количество О2, израсходованного в реакции.
Схема предусматривает расход В по двум направлениям (5) и (6): 1. Восстановитель расходуется на целевое восстановление NOx до N2, в результате чего образуется стехиометрическое количество ВО: NOх + В ÞN2 + ВО(5) При этом количество свободного кислорода в процессе восстановления не меняется. 2. Восстановитель В частично окисляется О2 с образованием ВО: В + 1/2О2 Þ ВО (6) Строго говоря, продукты окислительного превращения В до ВО в реакциях (5) и (6) могут быть различны.
Следует отметить, что (6) является побочной по отношению к целевой реакции (5). В отсутствии (6) реакцию (5) принято называть селективным каталитическим восстановлением оксидов азота (СКВ NOx). В качестве катализаторов для данного процесса используют металлы платиновой группы, оксиды металлов переменной валентности, цеолиты.
В последнее время одними из наиболее эффективных и перспективных катализаторов СКВ NOx считаются каталитические системы на основе столбчатых глин (PILC – pillared clays). Восстановителями NOx могут служить Н2, СО, а также различные углеводороды. 1.3.1.