SCOPUS
SCIE
SO<sub>3</sub> <sup>2−</sup>/SO<sub>4</sub> <sup>2−</sup> functionalization-tailorable catalytic surface features of Sb-promoted Cu<sub>3</sub>V<sub>2</sub>O<sub>8</sub> on TiO<sub>2</sub> for selective catalytic reduction of NO<sub>X</sub>
저자
Kim, Jongsik ; Lee, Somin ; Kwon, Dong Wook ; Lee, Kwan-Young ; Ha, Heon Phil
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2019
작성언어
-주제어
등재정보
SCOPUS,SCIE
자료형태
학술저널
수록면
355-366(12쪽)
제공처
소장기관
<P><B>Abstract</B></P> <P>SO<SUB>2</SUB> is notorious to poison the catalytic surface during the selective catalytic reduction of NO<SUB>X</SUB> with NH<SUB>3</SUB> (NH<SUB>3</SUB>-SCR). Nonetheless, the use of poisonous SO<SUB>2</SUB> and O<SUB>2</SUB> as surface modifiers to generate the surface metal-SO<SUB>Y</SUB> <SUP>2−</SUP> species (Y = 3 or 4) can be one of the viable ways for promoting catalytic NH<SUB>3</SUB>-SCR consequence. To develop a novel catalyst that is highly active in and selective to NH<SUB>3</SUB>-SCR, we previously explored four catalytic copper vanadates and determined the optimum active phase (i.e., Cu<SUB>3</SUB>V<SUB>2</SUB>O<SUB>8</SUB>, denoted as Cu<SUB>3</SUB>) that revealed the greatest NH<SUB>3</SUB>-SCR performance, when combining with a proper Sb quantity of 1.4 wt. %. While using anatase (TiO<SUB>2</SUB>) as a support, this study investigated the effect of SO<SUB>Y</SUB> <SUP>2−</SUP> functionalization temperature on the surface property of the optimum catalyst, Sb-promoted Cu<SUB>3</SUB>V<SUB>2</SUB>O<SUB>8</SUB> on TiO<SUB>2</SUB> (Cu<SUB>3</SUB>-Sb<SUB>1.4</SUB>/TiO<SUB>2</SUB>). Cu<SUB>3</SUB>-Sb<SUB>1.4</SUB>/TiO<SUB>2</SUB> was subjected to SO<SUB>Y</SUB> <SUP>2−</SUP> functionalization at 300, 400, and 500 °C, leading to the formation of S300, S400, and S500. Although the catalyst surface was not fully functionalized with the SO<SUB>Y</SUB> <SUP>2−</SUP> species in S300-S500, various metal sulfate or sulfite species appeared on the surfaces and showed distinct surface features. The SO<SUB>Y</SUB> <SUP>2−</SUP> functionalization of Cu<SUB>3</SUB>-Sb<SUB>1.4</SUB>/TiO<SUB>2</SUB> could not increase the quantity of Lewis acid sites. However, 400 °C was deemed as an adequate SO<SUB>Y</SUB> <SUP>2−</SUP> functionalization temperature for increasing the quantity of Brӧnsted acid sites and the redox behavior of the intact Cu<SUB>3</SUB>-Sb<SUB>1.4</SUB>/TiO<SUB>2</SUB>. This could result from the increase in the surface abundance of Cu(SO<SUB>4</SUB>) or from a proper combination of the metal-bound SO<SUB>Y</SUB> <SUP>2−</SUP> species with <I>mono</I>-dentate and <I>bi</I>-dentate binding configurations. Apart from exhibiting moderate tolerance to hydrothermal aging, S400 was also validated to improve its resistance to alkali-metal, H<SUB>2</SUB>O, SO<SUB>2</SUB>, (NH<SUB>4</SUB>)<SUB>2</SUB>SO<SUB>4</SUB>, or (NH<SUB>4</SUB>)HSO<SUB>4</SUB> in comparison to its SO<SUB>Y</SUB> <SUP>2−</SUP>-unfunctionalized counterpart, S300, and S500.</P> <P><B>Highlights</B></P> <P> <UL> <LI> Sb-promoted Cu<SUB>3</SUB>V<SUB>2</SUB>O<SUB>8</SUB> subjected to SO<SUB>Y</SUB> <SUP>2−</SUP>-functionalization at 300–500 °C to obtain S300-S500. </LI> <LI> S400 populated the metal-SO<SUB>Y</SUB> <SUP>2−</SUP> surface species, yet balanced the ionic and covalent features. </LI> <LI> S400 promoted NH<SUB>3</SUB>-SCR performance because of its enhanced quantity of acid sites and redox character. </LI> <LI> S400 exhibited moderate resistance to hydro-thermal aging during NH<SUB>3</SUB>-SCR. </LI> <LI> S400 revealed improved tolerance to alkali metal/SO<SUB>2</SUB>/H<SUB>2</SUB>O/AS/ABS species during NH<SUB>3</SUB>-SCR. </LI> </UL> </P> <P><B>Graphical abstract</B></P> <P>[DISPLAY OMISSION]</P>
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