过硫酸铵氧化耦合过渡金属氧化物改性炭基催化剂低温SCR性能增强机制研究

本工作中利用过硫酸铵氧化耦合过渡金属氧化物改性制备V/OAC、Fe/OAC、Mn/OAC、Cu/OAC炭基催化剂,并通过催化活性测试和物理吸附-脱附、FT-IR、XPS、NH3-TPD、H2-TPR、EPR等表征手段探究改性炭基催化剂的低温SCR性能增强机制。结果表明,过硫酸铵氧化可向活性炭载体表面引入大量酸性含氧官能团,促进过渡金属氧化物中的氧空位形成,从而提升炭基催化剂的表面酸度和氧化还原性能,进而提升了炭基催化剂低温NH3-SCR性能。本工作发现,过硫酸铵氧化可诱导过渡金属元素(V、Fe、Mn、Cu)的低价态形成。因此,过硫酸铵氧化改性后,活性组分中低价态金属利于NH3-SCR反应的V/OAC、Fe/OAC催化剂性能提升显著,VOx/OAC和FeOx/OAC催化剂在100℃下的NO转化率分别从18.2%提升到34.8%和从34.2%提升到55.6%;而活性组分中高价态金属有利NH3-SCR反应的Mn/OAC和Cu/OAC催化剂性能提升有限,100℃下的NO转化率仅从61.4%提升到70.4%和61.3%提升到69.7%。本工作总结了过硫酸铵氧化改性对炭基催化剂表面金属价态的调控作用,有助于深入认识过硫酸铵氧化改性对炭基催化剂物化性质的调控规律,为高效炭基脱硝催化剂的开发提供指导和参考。

基于超低排放典型工艺的钢铁烧结模拟烟气冷凝特性研究

在钢铁烧结烟气超低排放背景下,为有效控制可凝结颗粒物(CPM)的产生以及有色烟羽问题,本文针对钢铁烧结烟气的“半干法(干法)脱硫+中低温SCR脱硝”超低排放典型工艺,参考稀释间接法原理设计模拟冷凝试验装置,结合大气气溶胶相关热力学及动力学模拟计算结果,考察探究了烧结烟气中各组分(NH_(3)、HCl、SO_(3)、H_(2)O)冷凝的相互影响及机制.结果表明:①逃逸NH_(3)的存在将显著提升SO_(3)成核速率,形成潮解点较低、易团聚的硫酸盐气溶胶,使得SO_(3)平均冷凝比提升至84%.②HCl则主要以离子态形式存在于硫酸盐气溶胶中,平均冷凝可达80%.③HCl和SO_(3)均可促进NH3的冷凝,对NH3冷凝的促进效果依次为HCl<SO_(3)<HCl+SO_(3),改变烟气组成可使NH3的平均冷凝比从27%升至78%.研究显示,改变初始NH3浓度对CPM冷凝总量的影响最大.

负载型CuMn_(2)O_(4)催化剂同时去除甲苯与NO_(x)性能及机理研究

本研究使用低温溶胶凝胶自燃法制备了不同载体负载的CuMn_(2)O_(4)/MO_(2)(M=Mn、Ti、Ce)催化剂,并对其同时去除甲苯和NO_(x)的性能进行了评价。结果表明,CeO_(2)载体的加入可显著缓解CuMn_(2)O_(4)上甲苯氧化与NH_(3)-SCR的相互抑制,因此,CuMn_(2)O_(4)/CeO_(2)催化剂表现出最优异的甲苯与NO_(x)同时去除效率。通过BET、XRD、NH_(3)-TPD、O2-TPD及结合XPS与in-situ DRIFTs对催化剂的物化性质及CuMn_(2)O_(4)同时去除甲苯与NO_(x)的反应机理进行了分析。结果表明,CeO_(2)的引入提高了催化剂中Mn^(4+)/Mnn+的占比,促使CuMn_(2)O_(4)/CeO_(2)催化剂形成表面丰富的酸性位点和氧空位。此外,Cu、Mn和Ce之间的强相互作用加速电子转移,增强了Cu^(+)+Ce^(4+)↔Cu^(2+)+Ce^(3+)、Mn^(4+)+Ce^(3+)↔Mn^(3+)+Ce^(4+)的氧化还原循环。In-situ DRIFTs证实了CuMn_(2)O_(4)催化剂上NH_(3)-SCR反应遵循Langmuir-Hinshelwood机制,甲苯的氧化遵循Mars-van Krevelen机制。因此,CeO_(2)作为载体的CuMn_(2)O_(4)/CeO_(2)催化剂优异的氧化还原能力促使甲苯的完全氧化,表现出优异的甲苯与NO_(x)同时去除能力。本工作可为同时消除甲苯和NO_(x)的催化剂开发提供指导。

负载型LaCoO_(3)/MO_(2)催化氧化甲苯与NO的性能研究

本研究采用柠檬酸溶胶-凝胶法制备了一系列不同载体负载的LaCoO_(3)/MO_(2)催化剂(M=Zr、Ti、Ce),研究考察其催化氧化甲苯与NO的性能及关键机制。结果发现,以CeO_(2)为载体的LaCoO_(3)/CeO_(2)催化剂表现出最佳的催化氧化性能,其甲苯的t_(90)为245℃,同时在300℃时NO转化率可达68%。通过BET、XRD、H_(2)-TPR和XPS对各负载型钙钛矿催化剂的理化性质进行表征。结果表明,负载型钙钛矿催化剂拥有更大的比表面积,从而有效提供了更多的吸附位点,同时负载型钙钛矿催化剂具有更活跃的晶格氧和更好的氧化还原性能。其中,LaCoO_(3)与载体CeO_(2)在接触界面上观察到Co离子与Ce离子之间存在着相互作用,形成晶格缺陷,这有利于氧空位的形成。利用原位漫反射红外光谱进一步探寻了反应机理,LaCoO_(3)/CeO_(2)催化剂上NO氧化符合Langmuir-Hinshelwood机制,甲苯氧化为Mars-van Krevelen机制。