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碳氢化合物选择性催化还原NOx(HC-SCR)技术是一种具有实用前景的富氧燃烧尾气NOx催化净化技术，有望成为现有的NH3-SCR的替代技术。在已研究过的HC-SCR的催化剂中，Ag/Al2O3催化剂具有非常好的应用前景。为了满足未来更加严格的排放法规，Ag/Al2O3催化剂的低温活性还需进一步提高。反应气体中添加H2成为提高Ag/Al2O3催化剂上选择性催化还原NOx低温活性的有效措施。本论文以研究Ag/Al2O3催化剂上不同还原剂选择性催化还原NOx过程中添加H2的低温活性促进效果和机理为目的，利用活性评价、原位红外光谱(in situDRIFTS)、气相色谱-质谱联用(GC-MS)及同步辐射-分子束质谱(SR-MBMS)等研究手段，深入探讨了H2对于反应中间体的形成和反应性能的影响，从中发现H2影响HC-SCR反应的一般规律。另外，利用漫反射紫外可见光谱(DR UV-Vis)和程序升温还原(TPR)技术对H2-HC-SCR-NOx反应中催化剂上银物种的行为进行了初步的探索。
(1)阐明了H2的存在对Ag/Al2O3催化C3H6还原NOx过程中各反应中间体的影响，明确了H2促进HC-SCR反应的本质。原位DRIFTS和GC-MS的结果表明，添加H2促进了C3H6在Ag/Al2O3上的部分氧化反应，低温下形成了高浓度的烯醇式表面物种。同时，H2的存在也促进了烯醇式物种与硝酸盐生成-NCO物种的反应以及-NCO与NO+O2生成最终产物N2的后续反应，从而决定了H2-C3H6-SCR-NOx反应优异的低温活性。
(2)发现了H2对Ag/Al2O3催化不同HC部分氧化反应产物影响的共同特征。原位DRIFTS结果表明，添加H2促进了低温条件下不同HC在Ag/Al2O3催化剂表面部分氧化为高活性的烯醇式物种的反应。进而H2对Ag/Al2O3上C3H6-SCR-NOx反应的作用机理也合理解释了H2对于不同HC-SCR-NOx反应的促进作用。
(3)解释了H2存在对Ag/Al2O3和Cu/Al2O3催化C3H6选择性还原NOx截然相反的影响。与Ag/Al2O3相比，H2并没有改变Cu/Al2O3上C3H6部分氧化产物的形成，反而抑制了表面硝酸盐的形成，因此破坏了Cu/Al2O3表面HC部分氧化产物与硝酸盐物种之间的平衡，使形成-NCO的反应受到了抑制，从而阻止了Cu/Al2O3上整个选择性催化还原NOx反应的顺利进行。
(4)发现添加H2明显促进了Ag/Al2O3催化以C2H5OH为代表的含氧HC还原NOx的低温活性，提出了H2促进Ag/Al2O3上选择性催化含氧HC还原NOx的作用机制。水蒸汽存在下，与H2-C3H6-SCR-NOx反应相比，H2-C2H5OH-SCR-NOx反应具有更高的还原NOx活性和更宽的温度窗口。原位DRIFTS的结果表明，H2促进了低温条件下，C2H5OH在Ag/Al2O3催化剂表面部分氧化为高活性烯醇式物种的过程，同时促进了关键中间体-NCO物种水解成为具有高效还原NOx活性的NHx物种的反应，最终解释了Ag/Al2O3上含氧HC还原NOx的H2促进效果的机理。
(5)漫反射紫外可见光谱的研究表明，低温下有H2共存的HC-SCR-NOx反应有利于Ag/Al2O3上形成荷电的银簇(Agnδ+)，该物种可以促进还原剂的氧化，从而提高Ag/Al2O3催化还原NOx的低温活性。