La_(1-x)Ce_(x)MnO_(3)-Ba/Al_(2)O_(3)催化剂对NO选择性生成NH_(3)的影响

为了实现碳中和目标,降低内燃机碳排放,稀薄燃烧技术成为了当前重要的研究方向.该技术不仅能提高发动机燃油热效率,还能有效降低CO_(2)排放.但是稀薄燃烧往往会伴随着大量氮氧化物的产生,为了解决该问题,采用LNT-SCR耦合的NO_(x)净化技术,此时LNT的作用是将排气中部分NO_(x)转化为NH_(3),为下游的SCR提供还原剂.基于此,制备了LNT催化剂,研究催化剂对NO选择性生成NH_(3)的影响.采用溶胶-凝胶法制备了La_(1-x)Ce_(x)MnO_(3)系列钙钛矿氧化物,并通过分步浸渍法得到了La_(1-x)Ce_(x)MnO_(3)-Ba/Al_(2)O_(3)负载型催化剂.利用XRD、H_(2)-TPR、NO-TPD等表征手段研究了钙钛矿氧化物的晶相结构,以及负载型催化剂的还原特性、NO_(x)吸附-脱附性能等物化性质,并且通过H_(2)选择性催化还原NO实验探究了催化剂掺杂Ce对NO转化成NH_(3)的影响.结果表明,Ce掺杂催化剂具有良好的NH_(3)产物选择性,并且显著提高了NO转化率.温度是NO转化和NH_(3)产物选择性生成的决定性因素,而H_(2)和NO体积比是NO转化和NH_(3)产物选择性生成的关键性因素.其中,La_(0.95)Ce_(0.05)MnO_(3)-Ba/Al_(2)O_(3)在低温下催化活性表现最佳,在350℃、H_(2)和NO体积比为5.0时NH_(3)产物选择性为65%,NO转化率为100%.此外,所制备的La_(1-x)Ce_(x)MnO_(3)都形成了钙钛矿型结构,而且Ce掺杂催化剂的大部分Ce离子可以进入到LaMnO_(3)结构中.在催化剂适量掺杂Ce后,H_(2)消耗总面积增大、还原峰的峰值温度降低,表明掺杂Ce改善了催化剂的还原特性;同时NO吸附和脱附面积增大,表明Ce掺杂改变了催化剂的NO_(x)吸附-脱附性能.

Fe和Cu分子筛催化剂同时催化NO_(x)还原和N_(2)O分解

采用离子交换法制备了Fe-Beta和Cu-SSZ-13催化剂并采用不同混合方式制备了复合催化剂,考察了催化剂同时催化NO_(x)还原和N_(2)O分解的性能.以实现NO_(x)和N_(2)O同时高效去除、拓宽活性温度窗口为目标,优选出了上Fe下Cu分层填充、Fe-Beta和Cu-SSZ-13质量比为4:1的Fe_(0.4)Cu_(0.1)催化剂,进一步考察了进气组成对NO_(x)、N_(2)O和NH_(3)转化率的影响,并采用N_(2)吸脱附、XRD、NH_(3)-TPD、UV-Vis DRS和H_(2)-TPR等手段对催化剂理化特性进行了表征.结果表明,Cu-SSZ-13和Fe-Beta分别具有更优的催化NO_(x)还原和N_(2)O分解性能.采用Fe_(0.4)Cu_(0.1)催化剂、[NH_(3)]/[NO_(x)]为1时考察的温度范围内NH_(3)仅还原NO_(x),而N_(2)O通过分解去除,450℃时NO_(x)和N_(2)O转化率分别为93.4%和100%.高温(>350℃)下NH_(3)被O_(2)氧化导致NO_(x)转化率随温度升高而降低;高温(≥350℃)下N_(2)O分解形成的氧物种可使NO_(x)在进气中无O_(2)条件下实现高效还原.进气中含2%H_(2)O对高温(450℃)下Fe_(0.4)Cu_(0.1)表面NO_(x)的还原和NH_(3)的氧化无显著影响,但对N_(2)O的转化存在一定的可逆抑制作用.Cu-SSZ-13表面存在大量孤立的Cu^(2+)离子,可为NH_(3)-SCR反应提供充足的活性中心.Fe-Beta表面同时存在能够催化NO氧化的孤立Fe^(3+)离子和催化N_(2)O分解的Fe_(x)O_(y)物种.采用上Fe下Cu分层填充的混合方式时Fe-Beta表面NO氧化过程会消耗N_(2)O分解形成的氧物种,从而有利于低温(≤450℃)下N_(2)O的转化.但由于N_(2)O分解的温度范围内NO_(x)转化率本身较高,NO氧化对于脱硝的促进作用不显著.

SnO_(x)-CeO_(x)/沥青基球形活性炭催化剂选择性催化还原NO的脱硝性能

以高软化点石油沥青原料制备的沥青基球形活性炭(PSAC)为载体,采用浸渍法负载锡、铈氧化物制备SnO_(x)-CeO_(x)/PSAC系列催化剂,考察催化剂在低温下的脱硝性能,并采用N2吸附/脱附、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等方法对催化剂进行表征。结果表明,在CeO_(x)/PSAC催化剂中添加SnO_(x)后催化剂的脱硝活性显著增加,但随着金属担载量(质量分数)增加,脱硝活性呈现先升高后降低的趋势,Sn、Ce担载量分别为5%和13%的SnO_(x)-CeO_(x)/PSAC(以Sn(5%)Ce(13%)/PSAC表示)催化剂具有最高的脱硝活性,在该催化剂条件下,100~300℃时可得到最高的NO转化率(98%)。添加SnO_(x)后,CeO_(2)在载体表面的分散性得到提高,由于Sn^(4+)替代Ce^(4+)掺杂于立方相CeO_(2)晶格中形成固溶体,因而催化剂的脱硝活性提高。此外,与单组分铈催化剂相比,Sn(5%)Ce(13%)/PSAC催化剂具有较好的抗SO_(2)毒化性能。

选择性非催化还原脱硝氨逃逸及二次污染物排放

选择性非催化还原(SNCR)脱硝是利用还原剂NH_(3)将烟气中NO还原为N_(2)的NO_(x)净化技术,本文通过实验研究了温度对SNCR脱硝效率的影响,SNCR的反应温度窗口为950~1100℃,在温度为1050℃、NSR为1.5时达到最佳脱硝效率97%。模拟SNCR反应过程中氨逃逸及二次污染物排放情况,NO_(2)排放浓度随着NSR增加而降低,N_(2)O排放浓度和NH_(3)逃逸量随着NSR增加而增加。综合考虑经济、环保及脱硝效率等因素,选取NSR为1.5为宜。

柴油机尿素选择性催化还原系统虚拟标定及NO_(x)转化率优化方法研究

基于尿素选择性催化还原系统物理模型与尿素喷射量控制模型联合仿真的虚拟标定方法,获得了目标NO_(x)转化率脉谱;采用多目标遗传算法对尿素选择性催化还原系统进行优化,得到最优尿素喷射量目标值,同时优化了NO_(x)转化率和NH3泄漏值。分析了原排参数及优化结果对NO_(x)转化率的影响。仿真结果表明,采用优化后的尿素喷射量可实现较高的NO_(x)转化率,在排温200~300℃的条件下NO_(x)转化率平均提高35%左右,同时满足国六排放法规对NH3泄漏限值的要求。

非热等离子体催化还原柴油机NO_(x)研究进展

柴油机NO_(x)对区域空气质量产生了多重环境效应。针对柴油机NO_(x)污染控制难题,论述了柴油机NO_(x)排放特征和控制技术,分析了氨气选择性催化还原(NH_(3)-SCR)反应机理,表明催化剂是NH_(3)-SCR系统的核心与关键。对SCR催化剂性能进行对比研究后,发现分子筛类SCR催化剂在重型柴油机NO_(x)净化方面展现广阔应用前景。通过介绍非热等离子体协同SCR催化柴油机NO_(x)技术进展,期望为促进柴油机NO_(x)控制和推动移动源尾气治理提供技术储备和理论支持。

CeO_(2)/ZrO_(2)对Cu-ZSM-5选择性催化还原NOx的反应活性及抗老化性能的影响

采用浸渍法分别将CeO_(2)、ZrO_(2)负载于Cu-ZSM-5催化剂中,通过催化剂活性评价系统研究了CeO_(2)、ZrO_(2)负载量对整体式Cu-ZSM-5催化剂NOx转化率的影响规律,并采用NO-TPD方法分析了催化剂表面的NOx吸附能力.此外,利用FT-IR和SEM技术探究了催化剂样品的抗老化能力.结果表明,添加CeO_(2)或ZrO_(2)有利于提升整体式Cu-ZSM-5催化剂NOx转化率,其中8%CeO_(2)/Cu-ZSM-5在150~550℃温度范围内NO_(x)转化率最高,但此催化剂表面晶粒在高温下易发生团簇,导致催化剂老化,催化活性下降.ZrO_(2)的添加可以有效稳固表面晶粒,进而改善催化剂的抗老化性能.

氨选择性催化还原处理硝酸尾气NO_X工艺优化探讨

针对柳化氨选择性催化还原系统工艺设计参数,对工艺优化进行探讨。从尾气中O2含量的优化控制,NH3/NOX比率的优化控制,NH3流量的优化控制等几方面进行阐述,这些方法成功地治理了NH3的尾气,为我国硝酸生产厂实现清洁生产提供借鉴。

活性炭改性整体催化剂上低温选择性还原NO_x

采用浸渍法制备活性炭改性整体催化剂（MnOx/AC／C），以NH3为还原剂，考察了反应温度、O2和NO体积分数等不同条件下低温选择性催化还原NOx性能，并采用XRD、TPD和BET等测试手段对催化剂进行表征．结果表明，MnOx在载体表面呈高度分散，堇青石负载了活性炭层和MnOx后，整体催化剂的比表面积增至88．7m。／g；NO吸附量显著提高，150℃NO转化率〉50％,NO转化率在220℃时达最大值97％，200-280℃均高于80％；在低温时提高反应气氛中的O2和NO体积分数均可明显提高NO转化率；在确保活性组分分散度的前提下提高MnOx负载量将利于进一步提高催化剂的低温催化活性；反应140h后整体催化剂炭层氧化损失率仅为1.25％，具有较好的稳定性．

新型MnO_x催化剂用于低温NH_3选择性催化还原NO_x

首次采用低温固相法制备了无载体MnOx催化剂并将其用于NOx的低温NH3选择性催化还原．该催化剂为晶化度极低的混合锰氧化物，部分为粒径40～60nm的棒状晶体颗粒，其余是更细小的无定形颗粒；催化剂的BET比表面积为150．8m^2／g，吸附能力较强，NOx吸附量可达138．27μmol／g．在模拟尾气试验条件下，MnOx催化剂的低温活性很高，80℃时NOx转化率即可达到98．25％；反应产物N2选择性高于96．6％；当通人0．01％SO2和10％H2O后，由于竞争吸附导致NOx转化率有所下降，但仍可保持在70％左右，且不利影响在停止添加SO2和H2O后逐渐消失．

低温条件下Nano-MnO_x上NH_3选择性催化还原NO

采用流变相法制备了无载体Nano—MnOx催化剂，在低温条件下（50-150℃）以NH为还原剂系统考察了氮氧化物的选择催化还原特性．结果表明，流变相法制备的Nano-MnOx催化剂具有良好的低温催化活性．实验条件下，80℃即可获得98．25％的NO转化率，100-150℃内NO几乎完全转化；SO2和H2O会与NO和NH3在催化剂表面产生竞争吸附，导致催化活性下降，但该影响是可逆的．经分析，较大的比表面积和较低的晶化度是Nano-MnOx具有良好低温活性的2个主要原因．

新型铬锰复合氧化物低温选择性催化氨还原NOx

采用柠檬酸法合成了一系列铬锰复合氧化物催化剂,利用X射线衍射及X射线光电子能谱研究了催化剂活性相态,并考察了铬锰摩尔比对反应活性的影响.结果表明,该体系在有氧条件下氨低温选择性催化还原氮氧化物反应中显示出优异的活性,其中Cr(0.4)-MnOx催化剂具有最佳低温催化活性,在空速30000h-1和120℃条件下,NOx转化率达98.5%,N2选择性达100%.在MnOx中添加Cr后形成了CrMn1.5O4晶相,该相态在低温选择性催化还原NOx过程中起重要作用.

氧化还原沉淀法制备MnO_x-SnO_2催化剂及其对NO的NH_3选择催化还原性能

采用氧化还原共沉淀法制备了MnOx-SnO2复合氧化物,并将其用于低温NH3选择催化还原NO反应.结果表明,Mn/(Mn+Sn)摩尔比为75%的催化剂具有最好的低温催化活性,在120～200℃温度范围内得到100%的NO转化率.氮吸附-脱附、X射线衍射和X射线光电子能谱测试表明,高比表面积、Mn-Sn固溶体的形成和高氧化态的Mn物种是催化剂催化活性较高的主要原因.

Cr改性钒基催化剂对NH_3低温选择性催化还原NO_x的影响（英文）

火电厂和机动车辆等的NOx排放量与日俱增,NOx的治理已成为环境保护的重要组成部分.以NH3作为还原剂的选择性催化还原(SCR)技术是目前消除NOx最为高效的方法之一.该反应最为典型的催化剂是V2O5–WO3(MoO3)/TiO2,催化活性窗口为250–400o C.国外通常将SCR系统置于省煤器之后,此时烟气温度在300o C以上,催化剂能保持较高的活性,但易受到烟气中高浓度烟尘、SO2和碱金属等的影响,寿命相对较短.此外,高温工艺中副产物硫酸铵的堵塞也是一个不可忽视的问题.因此,将SCR脱硝装置设在脱硫除尘之后成为一种优选技术之一,但烟气温度会降至250o C以下,而常规的钒基催化剂不能满足低温活性要求.通过添加助剂或改变载体可改善钒基催化剂的低温活性,同时保持其高效的抗硫能力.本文以Cr和V为活性组分,Ti O2为载体,采用浸渍法制备了铬钒钛(Cr–VO x/Ti O2)系列催化剂,考察了它们的低温脱硝活性和抗水抗硫性,并通过N2吸附-脱附、X射线衍射、NH3程序升温脱附(NH3-TPD)、H2程序升温还原(H2-TPR)和X射线光电子能谱等手段对催化剂进行了表征,分析了Cr–V催化剂的作用机制.结果显示,当n(Cr):n(V)为0.2:0.8,活性组分负载量为10 wt%时,Cr–VO x/Ti O2催化剂表现出最佳的低温催化活性;当反应温度为160°C时,NO x转化率达到90%以上,明显优于其他催化剂,同时活性窗口(160–300°C)得到拓宽.NH3-TPD结果表明,VO x/Ti O2催化剂表面呈中弱酸性,随着Cr的添加,钒基催化剂的NH3脱附峰向高温拓宽,说明其表面强酸量有所增加,Cr0.2–V0.8/Ti O2在160–300°C范围内均出现了NH3的脱附峰,此时催化剂表面弱酸量最大.当n(Cr):n(V)大于0.2:0.8时,催化剂表面出现强酸位,这种强酸位不利于NH3脱附,从而不利于SCR反应的进行.因此适量Cr的添加有助于提高钒基催化剂表面弱酸及中性酸量.H2-TPR结果发现,助剂Cr的添加使得催化剂表面氧量增加,这可能是由于Cr的添加形成了较多的氧空穴和未饱和的化学键.催化剂表面化学吸附氧是氧化还原反应最活跃的氧物种,在SCR反应中,表面氧可作为NO的吸附介质参与到催化剂表面反应中,可有效提高SCR反应速率.通过考察活性组分负载量对催化剂活性的影响,发现不同负载量催化剂的催化活性依次为10 wt%>20wt%>50wt%>5wt%.XPS分析发现,当负载量为10 wt%时,催化剂表面非计量的钒离子和化学性质活跃的自由电子最多,因此表现出最佳的SCR活性;当负载量过高时,大量氧化物堆积烧结形成V2O5和Cr2V4O13,覆盖了钒离子活性位点,降低了催化剂脱硝效率.催化剂在220°C表现出良好的抗硫性,在通入100 ppm SO212 h后NOx的转化率仍可达99%以上,并未出现硫中毒现象.同时该催化剂也表现出较好的抗水性,在通入10 vol%水蒸气12 h后,NOx转化率仍能达85%以上.

水热老化对不同方法制备的Fe-ZSM-5用于NH_3选择性催化还原NO_x的影响

采用液体离子交换、等体积浸渍和固相离子交换制备了一系列Fe-ZSM-5催化剂,并将其用于NH3选择性催化还原NOx(NH3-SCR)反应.运用X射线衍射、紫外-可见漫反射吸收光谱和原位漫反射傅里叶变换红外光谱对催化剂进行了表征.结果表明,Fe-ZSM-5催化剂表面Fe物种可分为孤立Fe3+物种、低聚Fe氧化物团簇和Fe2O3,各催化剂上NH3-SCR反应活性不同的根本原因是其表面Fe物种分布不同.水热老化后,Fe-ZSM-5催化剂上400oC以下反应时NOx转化率降低,而高温活性略有提高,各催化剂活性差异减小;同时NH3氧化活性和NO氧化活性均明显降低.这可归因于水热老化使Fe-ZSM-5催化剂表面的孤立Fe3+物种相对浓度降低,低聚Fe氧化物团簇和Fe2O3相对浓度增加,以及催化剂表面Br?nsted酸性位显著减少所致.

MnO_2/NaY催化剂上NH_3低温选择催化还原NO_x

研究了温度、气态空速、氧含量、水蒸气以及进料气组成对M nO2/NaY催化剂上NH3低温选择催化还原(SCR)NOx的影响,探讨了水蒸气存在下该催化剂上NOx的还原机理。实验结果表明,M nO2/NaY催化剂具有良好的低温SCR催化活性,在无水蒸气存在条件下,当原料气中φ(NO)=0.1%、φ(O2)=6%、n(NH3)∶n(NOx)=1.2、温度120℃、气态空速5 000h-1时,NO转化率达到98%;在水蒸气体积分数10%的条件下,150℃时NO转化率接近90%,但当温度低于100℃时,NO转化率迅速下降。原料气组成对NO转化率有较大影响,n(NO)∶n(NO2)=1时,NOx的转化率最高。水蒸气存在条件下,M nO2/NaY催化剂上NH3选择催化还原NOx的反应机理类似于重氮化反应机理。

NH_3选择性非催化还原含硫烟气中NO_x的实验研究

为考察部分烟气中高浓度SO2对选择性非催化还原法(electivity non-catalytic reduction,SNCR)脱硝的影响,采用固定床反应器开展了含硫条件下,温度775～975℃、氨氮摩尔比([NH3]/[NO])0.9～3.0、O2浓度5%～21%、SO2浓度0～0.022%和停留时间7.9～23.6 s对NH3选择性非催化还原NOx影响的实验研究。实验结果表明:对比无硫及含硫烟气,随着温度的上升,NOx转化率均逐步提高,特别是向烟气中添加SO2后脱硝效率明显提升,且剩余的氨与SO2发生反应形成硫酸铵盐,因此氨逃逸量极少;氨氮比小于1.6时,脱硝效率随氨氮比的增加而迅速上升,当氨氮比大于2.4时,氨逃逸浓度随着氨氮比的增长而迅速增加;随着O2浓度的增加,NOx的转化率逐渐降低,O2浓度超过10%后脱硝效率趋于平稳;900℃条件下SO2的存在对NH3选择性还原NOx有一定的促进作用;随着停留时间超过9.4 s,在富氧、高温环境下,SNCR反应速率快且NH3氧化反应更易发生使得脱硝效率有所降低。

Pd基催化剂上H_2快速选择催化还原NO_x

首次研究了Pd基催化剂上氢快速选择催化还原NOx反应(快速H2-SCR反应).结果表明,Pd/Al2O3和Pd/SiO2催化剂表现出极高的活性,在200oC以上时NOx转化率可达100%;但Pd/MgO催化剂在整个考察温度范围均没有活性,这表明载体对催化剂快速H2-SCR活性有决定性作用.与常规H2-SCR反应相比,快速H2-SCR反应明显提高了NOx的消除效率.原位漫反射红外光谱结果表明,快速H2-SCR反应活性的提高来源于加速生成的氨物种以及后续反应速率的加快.

V_2O_5-CuO/TiO_2催化剂中低温选择性催化NO_x还原研究

浸渍法制备了一系列V2O5-CuO/TiO2催化剂,考察中低温(200～300℃)条件下,以氨为还原剂选择性催化还原NOx的活性,并利用比表面积及微孔孔隙分析仪(BET)、X射线衍射(XRD)对催化剂进行微观表征和分析。结果表明,500℃焙烧的2V16Cu/TiO2催化剂展示了最佳的中低温催化活性和较宽的活性温度范围,在空速6.0×104h-1、225℃条件下,NOx转化率达97.3%,250℃时达到100%,温度升至300℃,催化活性仍保持在100%。XRD结果表明,随着Cu负载量的增加,逐渐显现CuO的特征峰。结合活性评价数据说明,CuO是VCu/TiO2催化剂的主要活性组分之一,是降低SCR催化反应温度的重要因素。BET结果表明,CuO的负载对钒钛催化剂的表面结构有较大影响。耐硫性实验结果表明,添加钒氧化物制备的2V16Cu/TiO2催化剂的抗硫性能有所改善。

ZSM-5分子筛催化剂上氨选择性催化还原NO_x的研究进展

氨选择性催化还原(NH_3-SCR)是控制NO_x排放的有效手段,对Fe-ZSM-5、Cu-ZSM-5、Mn-ZSM-5及多金属负载的ZSM-5分子筛催化剂在NH_3-SCR脱除NO_x中的性能及影响因素进行总结,并展望ZSM-5分子筛在NO_x脱除中的发展方向。