应用于HC-SCR 反应的催化剂主要有分子筛类催化剂、贵金属类催化剂和一般氧化物催化剂等。
目前以含Cu 分子筛为催化剂的选择性还原已进行了大量研究工作, 研究者认为最好的还原气体在转化率达50 %时的温度应该同NO 转化率达50 %时的温度相近。此类催化剂失活主要是由于高温或水热条件引起分子筛脱铝, 造成骨架坍塌, 也可能是由于Cu 烧结形成不活泼的CuO , 从而导致活性位的减少及分子筛孔道的堵塞。万颖等研究了在水热条件下Cu-Al-MCM-41 的结构特征, 指出H2O 存在时, 催化剂对NO 选择性还原反应活性下降的原因可能是H2O 的存在抑制了NO 和还原剂C3H6 在催化剂活性中心上的吸附 。因此, 分子筛类催化剂要能在工业上得到应用, 必须解决其水热稳定性的问题。对于不同结构的分子筛载体, 可能由于经离子交换的铜离子在表面的与沸石笼结构中的价态或聚集程度各不相同, 以及沸石本身的结构差异如使用离子交换法制备的Cu-ZSM-5, 350 ℃以上, 在相同的Cu 负载量条件下, 随SiO2/Al2O3 提高,NO 转化率也随之提高。
对于含铜分子筛催化剂, 不能利用CH4 作为HC-SCR 中的还原剂还原NOx , 而含Co 沸石催化剂则可以。因为CH4 容易获得, 所以含Co 的分子筛催化剂被认为是很有前景的催化剂。但其在柴油机尾气条件下所需要的反应温度较高, 催化剂对水热及SO2 极为敏感且催化剂活性较低。
Fe 分子筛之所以引起研究者的注意, 是由于其具有良好的抗H2O 和SO2 毒化的性能。。但含Fe 分子筛催化剂进行NOx-SCR 会产生大量的CO 。因此该催化剂在实际应用中需引入CO 氧化催化剂, 或加入少量贵金属(如Pt)以改善催化剂性能。此外, 制备方法对含Fe 分子筛的活性影响较大。
含Ga 的分子筛催化剂, 也可利用CH4 作为HC-SCR 反应中的还原剂。含Ga 的分子筛催化剂HC 上还原NO 的选择性较含Co 的分子筛高, 但其NO 达到最大转化率时的温度较后者高100K 。而且在含水条件下含Co 的分子筛性能要优于含Ga 的分子筛。
含稀土催化剂价格便宜, 原料易得, 工艺稳定, 净化效果好, 使用寿命长, 对NOx 有一定的净化效果。
总的来看, 在含非贵金属分子筛催化的HCSCR反应中,NO 达到最大转化率的温度较高, 且水的存在严重抑制了它们的催化活性。
目前银催化剂在NOx 选择性还原方面的催化性能受到重视。Ag/Al2O3 催化剂在以C3H6 和CH3OH 为还原剂时表现出很好的催化NOx 性能, 即使在有H2O 和SO2 的气氛中, 仍能维持较高活性, 但以CH4 为还原剂时Ag/Al2O3催化CH4 和O2 的直接燃烧, 选择性地还原NOx 的活性和选择性很低, 只有当CH4 在反应气氛中的体积分数10 倍于NOx 时,NOx 才能被有效消除,而此时CH4 的选择性很低。
含Pd 的分子筛催化剂能进行CH4-SCR。研究指出, 在Pd/H-ZSM-5 上引入Rh 将有助于提高催化剂的水热稳定性。含Pt 催化剂有着明显的优点如起燃温度较低、抗水热、SO2 性能较好, 但经进一步的研究可发现:其失活问题难以克服。
经过大量试验金属氧化物, 特别是各种过渡金属氧化物分解NO 的活性。发现添加少量Ag 能大大提高Co3O4 分解NO 的活性, 并可以减缓氧的抑制作用。
