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超低温(<150℃)SCR脱硝技术研究进展 被引量:36
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作者 汤常金 孙敬方 董林 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期4873-4884,共12页
以氨为还原剂的选择性催化还原(SCR)技术是工业脱硝的主流技术。我国已形成在180~420℃(包含低温和中高温)范围内具有良好应用效果的SCR技术及其催化剂体系,但超低温段(<150℃)仍有待突破。超低温SCR脱硝通常位于“除尘-脱硫”工艺之... 以氨为还原剂的选择性催化还原(SCR)技术是工业脱硝的主流技术。我国已形成在180~420℃(包含低温和中高温)范围内具有良好应用效果的SCR技术及其催化剂体系,但超低温段(<150℃)仍有待突破。超低温SCR脱硝通常位于“除尘-脱硫”工艺之后,具有烟气组成简单、能耗少、改造成本低等优点,吸引了研究人员的广泛关注。在简要分析不同行业烟气排放特征及治理现状的基础上,总结了150℃以下具有良好SCR活性的催化剂体系(锰基、钒基、铬基和活性炭基),重点对催化剂的抗水、硫、碱金属和硝铵中毒性能进行了探讨,并介绍了该领域最近的一些中试/侧线试验研究进展情况,最后对这一技术的未来发展方向进行了展望。 展开更多
关键词 大气污染治理 烟道气 脱硝 超低温 选择性催化还原 煤燃烧
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固相浸渍法和湿浸渍法制备CuO/CeO_2催化剂及其CO氧化性能的对比研究 被引量:23
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作者 孙敬方 张雷 +2 位作者 葛成艳 汤常金 董林 《催化学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期1347-1358,共12页
采用固相浸渍法和常规湿浸渍法制备了一系列CuO/CeO2催化剂,并结合X射线衍射(XRD)、氢气-程序升温还原(H2-TPR)、激光拉曼光谱(LRS)、原位漫反射红外光谱(in situ DRIFTS)、X射线光电子能谱(XPS)等手段考察了制备方法对催化剂结构性质... 采用固相浸渍法和常规湿浸渍法制备了一系列CuO/CeO2催化剂,并结合X射线衍射(XRD)、氢气-程序升温还原(H2-TPR)、激光拉曼光谱(LRS)、原位漫反射红外光谱(in situ DRIFTS)、X射线光电子能谱(XPS)等手段考察了制备方法对催化剂结构性质及其在CO氧化反应中性能的影响.XPS和H2-TPR结果表明,固相浸渍法更有利于得到高分散的铜物种,并促进CuO物种的还原.LRS结果表明,相比于湿浸渍法,固相浸渍法能产生更多氧空位,而这些氧空位可以活化参与反应的O2.CO氧化活性测试结果表明,当铜负载量相同时,固相浸渍法制备的催化剂相比于湿浸渍法表现出更好的催化性能.结合多种表征结果发现,催化剂CO氧化性能与其表面氧空位和Cu+–CO浓度紧密相关,提出了CuO/CeO2催化剂在CO氧化反应中可能的协同作用机制. 展开更多
关键词 一氧化碳氧化 氧化铜 二氧化铈 固相浸渍法 湿浸渍法 协同作用机制
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固相浸渍法制备NiO/CeO2催化剂及其在CO氧化反应中的应用 被引量:16
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作者 孙敬方 葛成艳 +4 位作者 姚小江 曹原 张雷 汤常金 董林 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2013年第11期2451-2458,共8页
采用固相浸渍法制备了一系列NiO/CeO2催化剂,并通过与常规湿浸渍法比较,考察了制备方法对催化剂和CO氧化反应性能的影响.同时结合X射线衍射(XRD),N2吸附-脱附(BET),透射电镜(TEM),氢气-程序升温还原(H2-TPR),拉曼(Raman)光谱,X射线光电... 采用固相浸渍法制备了一系列NiO/CeO2催化剂,并通过与常规湿浸渍法比较,考察了制备方法对催化剂和CO氧化反应性能的影响.同时结合X射线衍射(XRD),N2吸附-脱附(BET),透射电镜(TEM),氢气-程序升温还原(H2-TPR),拉曼(Raman)光谱,X射线光电子能谱(XPS)等手段对催化剂的结构和表面物种分散状态进行了表征.CO氧化活性测试结果表明,当镍负载量相同时,固相浸渍法制备的催化剂相比于湿浸渍法表现出更好的催化性能.TEM、XPS、H2-TPR结果表明,固相浸渍法更有利于加强镍铈间的相互作用和得到高分散的镍物种,从而促进镍物种的还原.Raman结果表明固相浸渍法相比于湿浸渍法能产生更多氧空位,这有利于氧气在催化剂表面的活化,使得CO氧化反应更容易进行. 展开更多
关键词 NIO CeO2 CO氧化 固相浸渍法 湿浸渍法 界面相互作用
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CeO_2改性对CuO/SBA-15催化剂结构及其催化活性的影响 被引量:1
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作者 张洪亮 汤常金 +1 位作者 高飞 董林 《安徽工业大学学报(自然科学版)》 CAS 2014年第1期51-56,共6页
采用浸渍法在Ce-SBA-15载体上负载活性组分CuO,制备一系列不同配比的CuO/Ce-SBA-15催化剂,运用XRD、TEM、N2吸附、TPR、CO-IR等手段考察催化剂CuO/Ce-SBA-15的物理化学性质,并对其进行CO氧化催化活性的测试。活性测试结果表明,CeO2对SBA... 采用浸渍法在Ce-SBA-15载体上负载活性组分CuO,制备一系列不同配比的CuO/Ce-SBA-15催化剂,运用XRD、TEM、N2吸附、TPR、CO-IR等手段考察催化剂CuO/Ce-SBA-15的物理化学性质,并对其进行CO氧化催化活性的测试。活性测试结果表明,CeO2对SBA-15载体的改性有效地提高了CuO/SBA-15催化剂在CO氧化反应中的催化活性。XRD结果表明:CeO2对SBA-15载体的改性可以促进氧化铜在载体表面的分散;进一步结合H2-TPR、CO-IR表征结果,CeO2促进了CuO在载体表面的还原,这些都有利于催化活性的提高。 展开更多
关键词 CUO Ce-SBA-15 分散 还原
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CuO/Mn_2O_3/γ-Al_2O_3催化剂的制备、表征及其在CO氧化反应中的性能研究 被引量:9
5
作者 戴越 李珊珊 +5 位作者 汤常金 姚小江 齐蕾 刘斌 高飞 董林 《无机化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2012年第8期1555-1562,共8页
采用浸渍法在γ-Al2O3载体上分步负载改性剂Mn2O3和活性组分CuO,制备了一系列不同配比的CuO/Mn2O3/γ-Al2O3催化剂,并运用CO+O2模型反应、XRF、XRD、H2-TPR、in-situ FTIR等手段表征了催化剂的活性和物理化学性质。活性测试结果表明,锰... 采用浸渍法在γ-Al2O3载体上分步负载改性剂Mn2O3和活性组分CuO,制备了一系列不同配比的CuO/Mn2O3/γ-Al2O3催化剂,并运用CO+O2模型反应、XRF、XRD、H2-TPR、in-situ FTIR等手段表征了催化剂的活性和物理化学性质。活性测试结果表明,锰氧化物对γ-Al2O3载体的改性能有效地提高CuO/γ-Al2O3催化剂在CO+O2模型反应中的催化活性。XRD结果表明,锰氧化物对γ-Al2O3载体的改性可以促进氧化铜在载体表面的分散,从而提高了分散态氧化铜的含量,不过这与活性变化的趋势并不完全一致。进一步结合H2-TPR、in-situ FTIR表征结果 ,我们发现,分散态铜、锰氧化物的还原性质也是影响其催化活性的重要因素,催化剂中分散态铜、锰物种越容易被还原,其对CO+O2模型反应的催化活性就越高。 展开更多
关键词 CuO/Mn2O3/γ-Al2O3催化剂 分散态 还原性质
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我国氮氧化物排放控制及脱硝催化剂研究进展 被引量:46
6
作者 王修文 李露露 +4 位作者 孙敬方 万海勤 汤常金 高飞 董林 《工业催化》 CAS 2019年第2期1-23,共23页
氮氧化物(NOx)对大气环境造成的危害已成为影响生态环境和经济社会可持续发展的重要因素,其来源主要集中在火电、玻璃、陶瓷、水泥、钢铁和焦化行业等固定污染源以及机动车、船舶和飞机等移动污染源。实践表明,催化脱硝是NOx减排的最有... 氮氧化物(NOx)对大气环境造成的危害已成为影响生态环境和经济社会可持续发展的重要因素,其来源主要集中在火电、玻璃、陶瓷、水泥、钢铁和焦化行业等固定污染源以及机动车、船舶和飞机等移动污染源。实践表明,催化脱硝是NOx减排的最有效手段。介绍我国NOx污染现状,并结合不同领域和行业的烟气特点,阐述NOx的治理情况和研究难点。在此基础上,围绕NOx催化消除这一共性问题,根据不同行业间实际工况的共性和差异性,分别以NH_3-SCR(固定源脱硝)和NO+CO(移动源脱硝)两种催化脱硝技术为主线,系统综述固定源(中高温、低温、抗中毒)及移动源(汽油车和柴油车)中脱硝催化剂的研究进展,并对不同领域相应脱硝催化剂可能的发展方向进行展望。 展开更多
关键词 三废处理与综合利用 氮氧化物 固定污染源 移动污染源 NH3-SCR NO+CO
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CeO_2表面分散态WO_3的氨选择性催化还原性能(英文) 被引量:4
7
作者 张雷 孙敬方 +3 位作者 熊燕 曾小清 汤常金 董林 《Chinese Journal of Catalysis》 CSCD 北大核心 2017年第10期1749-1758,共10页
铈基材料在氨选择性催化还原氮氧化物(NH_3-SCR)的研究中备受关注,亦被认为是潜在的新型环境友好型催化剂.CeO_2具有独特的氧化还原性能和优良的储释氧性能,易与其它金属氧化物发生协同催化而有利于提高催化剂的催化反应性能,而WO_3可... 铈基材料在氨选择性催化还原氮氧化物(NH_3-SCR)的研究中备受关注,亦被认为是潜在的新型环境友好型催化剂.CeO_2具有独特的氧化还原性能和优良的储释氧性能,易与其它金属氧化物发生协同催化而有利于提高催化剂的催化反应性能,而WO_3可以改善催化剂的表面酸性.研究亦报道了WO_3可以改善CeO_2的NH_3-SCR反应的高温活性和N2选择性,其原因在于WO_3增加了铈基催化剂NH_3的吸附性能且抑制了NH_3非选择性氧化成NOx.我们采用浸渍法制备了一系列负载型WO_3/CeO_2催化剂,并利用XRD,Raman,XPS,H2-TPR,NH_3-TPD和in situ DRIFT对其理化性质进行了表征,系统研究了WO_3负载量对WO_3/CeO_2催化剂NH_3-SCR催化性能的影响,主要研究的内容包括:(1)WO_3/CeO_2催化剂中WO_3的状态与催化性能之间的关系;(2)WO_3负载量对WO_3/CeO_2催化剂的NH_3和NO吸附行为的影响.NH_3-SCR反应测试表明WO_3负载量对WO_3/CeO_2催化剂有显著影响,优化的WO_3/CeO_2催化剂在200–450°C具有良好的脱硝性能,且在300°C通入SO2+H2O条件下依然保持优异的催化活性.XPS和H2-TPR结果表明,WO_3分散在CeO_2表面抑制了CeO_2表面活性氧和表面晶格氧的氧化能力,这导致催化剂对NO的氧化以及对硝酸盐的吸附性能相比于纯CeO_2显著降低,同时,in situ DRIFT也证实,随着WO_3负载量的增加,WO_3/CeO_2催化剂表面吸附硝酸盐能力下降.因此,我们认为,由于低活性的晶相WO_3覆盖在催化剂表面,阻碍了催化剂的表面活性位,降低了催化剂的氧化还原能力和表面酸量,从而晶相WO_3抑制了WO_3/CeO_2催化剂的催化活性.同时,我们发现在70°C下采用氨水可以洗掉WO_3/CeO_2催化剂中的晶相WO_3,且洗涤后的样品催化活性有所提升,这进一步验证了晶相WO_3对催化活性的抑制作用.In situ DRIFT结果表明WO_3/CeO_2催化剂上NH_3-SCR反应是通过Eley-Rideal机理进行,即吸附NH_3物种与气相NO之间发生反应.随着WO_3负载量的增加,WO_3/CeO_2催化剂中NH_3的吸附能力先增强后减弱,而NO吸附能力持续减弱,这有利于表面酸位在反应过程中不被硝酸盐阻碍,当WO_3负载量在分散容量附近时,这种吸附特性的效果发挥到最大,从而最大限度地促进NH_3-SCR反应按照Eley-Rideal机理顺利进行. 展开更多
关键词 氨选择性催化还原 WO3/CeO2催化剂 WO3状态 分散容量 红外光谱
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PdM/g-C_(3)N_(4)(M=Cu、Co、Ir)催化剂制备及其可见光驱动光解水制氢反应性能 被引量:2
8
作者 石冰清 李玉凡 +7 位作者 陈冲 邹伟欣 仝庆 杨珊 孙传智 万海勤 汤常金 董林 《环境化学》 CAS CSCD 北大核心 2021年第10期3112-3121,共10页
贵金属基光催化剂在可见光驱动分解水产氢反应中具有十分优异的性能,却面临价格贵、利用率较低的问题.本文采用乙二醇还原法,将金属Cu、Co、Ir分别引入到贵金属Pd粒子中形成二元PdM金属粒子,负载到g-C_(3)N_(4)表面制得催化剂.在可见光... 贵金属基光催化剂在可见光驱动分解水产氢反应中具有十分优异的性能,却面临价格贵、利用率较低的问题.本文采用乙二醇还原法,将金属Cu、Co、Ir分别引入到贵金属Pd粒子中形成二元PdM金属粒子,负载到g-C_(3)N_(4)表面制得催化剂.在可见光驱动下分解水产氢性能测试结果表明,二元金属Co、Ir的引入相较于0.05 g单金属负载催化剂的4 h产氢量都有明显提升,而Cu则稍微有所降低,最高产氢量是215μmol.并且使得Pd原子的平均产氢量增至1.4—4.4倍.光催化性能提升的主要原因是由于PdM粒子负载增强了样品对光的吸收,促进了光生电子与空穴的分离,增加了样品的亲水性降低了水分子吸附能.另外,二元金属的引入可显著提升Pd原子的平均产氢量.尤其是与过渡金属Co形成PdCo粒子,其4 h产氢性能与PdIr接近,但其价格远低于Ir.因而PdCo/g-C_(3)N_(4)催化剂具有很好的经济性. 展开更多
关键词 PdM二元金属 g-C_(3)N_(4) 可见光 光催化 分解水产氢
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碳材料用于低温选择性催化还原脱硝的研究进展 被引量:3
9
作者 李奇隽 汤常金 +1 位作者 张洪亮 董林 《工业催化》 CAS 2017年第1期1-8,共8页
选择性催化还原技术是目前消除NOx的主流技术。碳材料作为自然界广泛存在的一种材料,具有比表面积大、化学稳定性好、结构可调控和表面可改性等优点,广泛应用于低温选择性催化还原反应。综述不同类型碳材料包括活性炭、活性炭纤维、碳... 选择性催化还原技术是目前消除NOx的主流技术。碳材料作为自然界广泛存在的一种材料,具有比表面积大、化学稳定性好、结构可调控和表面可改性等优点,广泛应用于低温选择性催化还原反应。综述不同类型碳材料包括活性炭、活性炭纤维、碳纳米管、石墨烯和多孔碳在低温选择性催化还原中的应用,介绍碳材料作为活性组分和催化剂载体的使用情况,讨论表面化学改性对催化NOx性能的影响,阐述碳材料在加快反应速率和提升催化剂抗硫中毒方面的独特性能,并展望碳材料作为新型载体材料在低温选择性催化还原中的应用前景。 展开更多
关键词 催化化学 低温选择性催化还原 活性炭 活性炭纤维 碳纳米管 石墨烯 多孔碳
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表面Mo修饰提高CeTiO_x催化剂低温脱硝性能(英文) 被引量:7
10
作者 李露露 李佩晓 +4 位作者 谭伟 马凯莉 邹伟欣 汤常金 董林 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期364-373,共10页
近年来,以雾霾为代表的大气污染问题严重影响到经济社会的可持续发展.其中,氮氧化物(NOx)的大量排放是导致雾霾天气的重要原因之一.氨选择性催化还原(NH3-SCR)是目前消除氮氧化物的主流技术,低温NH3-SCR更是广泛应用于钢铁、焦化、水泥... 近年来,以雾霾为代表的大气污染问题严重影响到经济社会的可持续发展.其中,氮氧化物(NOx)的大量排放是导致雾霾天气的重要原因之一.氨选择性催化还原(NH3-SCR)是目前消除氮氧化物的主流技术,低温NH3-SCR更是广泛应用于钢铁、焦化、水泥、玻璃、陶瓷和垃圾焚烧等行业的烟气排放治理.传统的V2O5-WO3/Ti O2催化剂活性温度高(300–400 oC)且钒具有生物毒性,因此亟待开发环境友好的低温非钒基脱硝催化剂.最近, Ce Ti Ox基催化剂由于在中高温段(250–400 oC)表现出优异的脱硝性能而得到广泛关注.然而,该催化剂仍面临低温活性差及抗硫性能差的问题,制约了其工业化应用.研究显示,添加过渡金属可提高Ce Ti Ox基催化剂的脱硝活性和抗硫中毒性能,这主要是因为过渡金属的添加可以有效改善催化剂的氧化还原性能和表面酸性.Mo O3作为一种可以提供大量酸性位的氧化物,常被用作助剂改善钒钨钛催化剂的活性.研究显示, Mo O3的引入可以促进催化剂中钒物种的分散度以及提高表面酸性.基于此,我们制备了一系列不同Mo含量的Mo O3/Ce Ti Ox催化剂,以期提高Ce Ti Ox催化剂的低温脱硝性能及抗SO2中毒能力,并着重研究表面Mo的修饰对Ce Ti Ox催化剂物理化学性质的影响.研究发现,表面Mo修饰可以显著提高Ce Ti Ox的低温催化活性,其脱硝效率在150 oC即可达到80%,同时抗SO2中毒能力也得到增强.进一步借助X射线衍射、比表面积测定、氢气程序升温还原、氨气程序升温脱附和X射线光电子能谱等方法对催化剂进行了全面表征分析.结果显示,表面Mo修饰对Ce Ti Ox催化剂物理化学性质的影响与其脱硝性能有着密不可分的关系.首先,钼物种主要是以Mo O3的形式存在于Ce Ti Ox表面,其最佳的负载量为4wt.%.其次,表面Mo的沉积显著提高了催化剂的表面酸量,尤其是Br?nsted酸位的数量,而表面酸位的增加有利于催化剂吸附与活化反应物种NH3;同时,表面Mo修饰还减弱了硝酸盐在催化剂表面的吸附,进一步促使NH3-SCR反应按照Eley-Rideal机理顺利进行.最后,该催化剂在H2O和SO2存在的条件下仍具有最佳的脱硝性能,因而有望用于实际含SO2的低温烟气脱硝. 展开更多
关键词 氮氧化物消除 氧化铈-氧化钛催化剂 氧化钼表面修饰 二氧化硫中毒 表面酸性
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原位拉曼和红外技术对二氧化铈脱硝催化剂硫酸化处理过程的研究 被引量:1
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作者 李奇隽 汪弘嘉 +3 位作者 邹伟欣 汤常金 高飞 董林 《工业催化》 CAS 2016年第12期57-63,共7页
NH_3选择性催化还原NOx技术的关键是催化剂,其中,理解催化剂的硫中毒机制是获取抗硫中毒催化剂的有效方法。借助原位拉曼和红外表征考察氧化态、还原态CeO_2催化剂在二氧化硫、氧气处理气氛中体相和表面硫酸盐以及氧缺陷的变化。NH_3-SC... NH_3选择性催化还原NOx技术的关键是催化剂,其中,理解催化剂的硫中毒机制是获取抗硫中毒催化剂的有效方法。借助原位拉曼和红外表征考察氧化态、还原态CeO_2催化剂在二氧化硫、氧气处理气氛中体相和表面硫酸盐以及氧缺陷的变化。NH_3-SCR催化反应结果表明,硫酸化还原态CeO_2具有较优的脱硝性能,这主要来源于还原态CeO_2上的缺陷,有利于氧化SO_2,产生表面硫酸盐,增强催化剂酸性,同时抑制体相硫酸盐的生成,促进NH_3-SCR反应的进行。 展开更多
关键词 催化化学 CEO2 硫酸化处理 原位技术 NH3-SCR
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Mo的引入方式对CeO_(2)脱硝性能的影响 被引量:2
12
作者 李露露 葛成艳 +6 位作者 季稼伟 谭伟 王鑫 魏小倩 郭凯 汤常金 董林 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE EI CAS CSCD 2021年第9期1488-1499,共12页
固定源排放的氮氧化物(NOx)导致了严重的环境污染问题,NH_(3)选择性催化还原(NH_(3)-SCR)被认为是目前控制NOx排放的最有效技术,已广泛应用于电力行业的烟气排放治理.然而,我国非电行业的NOx减排仍然面临着重大挑战,因为其排放的废气温... 固定源排放的氮氧化物(NOx)导致了严重的环境污染问题,NH_(3)选择性催化还原(NH_(3)-SCR)被认为是目前控制NOx排放的最有效技术,已广泛应用于电力行业的烟气排放治理.然而,我国非电行业的NOx减排仍然面临着重大挑战,因为其排放的废气温度通常低于300℃,且含有一定量的SO_(2),传统的钒基SCR催化剂因活性温度(300~400℃)较高而无法有效发挥作用.因此,亟待开发新型的高效低温SCR催化剂.铈基催化剂由于氧化铈(CeO_(2))的优异储氧能力(OSC)和良好的氧化还原能力而显示出较好的低温(80~300℃)脱硝性能,如Mn-Ce,W-Ce,Ta-Ce,Cu-Ce和Nb-Ce等.但这些铈基催化剂易被烟气中的SO_(2)毒化而导致催化活性降低.因此,提高铈基SCR催化剂抗硫中毒能力是其产业化应用的关键.已有研究发现,通过构筑结构保护层或添加另一种金属来保护活性组分是提高SCR催化剂抗硫性能的一种可行策略.氧化钼(MoO3)通常被用做传统V_(2)O_(5)/TiO_(2)催化剂的促进剂以提高其水热稳定性和表面酸性.研究表明,在V/Ti催化剂中引入钼物种不仅可以提高其SCR活性,而且提高了V/Ti催化剂的抗SO_(2)性能,这是由于VMo/Ti表面较少的V‒O‒V键削弱了对SO_(2)的氧化作用.Tang等开发了一种Fe_(2)O_(3)/MoO3纳米片催化剂,显示出比纯Fe_(2)O_(3)更好的抗SO_(2)能力,主要是由于层状结构的MoO3能阻止NH4+在硫酸氢铵中的沉积.目前关于Mo的引入方式即催化剂的制备方法对铈基催化剂物化性能和NH_(3)-SCR催化性能(特别是抗SO_(2)能力)的影响的研究还比较少.本文分别采用浸渍法和沉淀法在CeO_(2)中引入钼物种,制备了Mo-CeO_(2)和MoCe-cp催化剂来探究制备方法对MoCe催化剂的脱硝性能及抗SO_(2)中毒能力的影响.结果表明,引入Mo可以显著地提高CeO_(2)的低温脱硝性能,其中Mo-CeO_(2)催化剂在150℃即可达到80%以上的脱硝效率,同时抗SO_(2)中毒性能也得到了显著提高.对催化剂结构、氧化还原能力、表面酸度和反应物分子的吸附脱附性质进行了表征,并与MoCe催化剂脱硝性能和抗硫性能相关联.结果表明,Mo-CeO_(2)和MoCe-cp催化剂的物理化学性质和脱硝性能有明显区别.首先,Mo-CeO_(2)中的钼物种主要存在于CeO_(2)表面,而MoCe-cp中的钼物种主要存在于CeO_(2)体相,其为Mo-CeO_(2)表面带来大量的Brönsted酸位并抑制了硝酸盐的吸附,促使NH_(3)-SCR反应按照Eley-Rideal机理进行,进而表现出优于MoCe-cp的低温活性.其次,Mo-CeO_(2)表面更多的Mo物种抑制了SO_(2)的吸附,从而使Mo-CeO_(2)表现出更好的抗SO_(2)性能.本文为具有实际应用前景的铈基NH_(3)-SCR催化剂的设计提供了参考. 展开更多
关键词 表面修饰 MoO3-CeO2 氨选择催化还原 Brönsted酸位 抗SO2中毒
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Ce^(4+),Zr^(4+)共掺杂提高V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂脱硝性能及抗K中毒能力(英文) 被引量:13
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作者 曹俊 姚小江 +4 位作者 杨复沫 陈丽 傅敏 汤常金 董林 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期95-104,共10页
近年来, NO_x的排放造成了严重的环境污染.氨选择性催化还原技术(NH3-SCR)是目前消除NO_x最有效的手段之一.V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂在300–400°C范围内表现出优异的脱硝性能,因此被广泛用于NH3-SCR反应.然而该催化剂抗碱(土)金属... 近年来, NO_x的排放造成了严重的环境污染.氨选择性催化还原技术(NH3-SCR)是目前消除NO_x最有效的手段之一.V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂在300–400°C范围内表现出优异的脱硝性能,因此被广泛用于NH3-SCR反应.然而该催化剂抗碱(土)金属中毒性能较差,且碱(土)金属碱性越强对催化剂的毒害越大(即K> Na> Ca> Mg).已有研究显示,当K_2O质量分数达1%时,催化剂将完全失活,所以对传统的V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂进行改性以提高其抗K中毒性能具有十分重要的意义.最近, CeO_2由于具有优异的氧化还原性能和储/释氧能力,在NH3-SCR反应得到了广泛的关注.研究显示, CeO_2的改性可提高钒基催化剂脱硝活性及抗碱金属中毒性能,这主要是由于CeO_2的掺杂可以有效提高催化剂表面酸性及氧化还原能力. ZrO_2是一种酸碱两性氧化物,常被用作载体或者助剂.研究显示, ZrO_2的引入可以提高催化剂热稳定性,增大比表面积以及提高氧迁移能力.基于此,我们制备了一系列的V_2O_5-WO_3/TiO_2-ZrO_2, V_2O_5-WO_3/TiO_2-CeO_2以及V_2O_5-WO_3/TiO_2-CeO_2-ZrO_2催化剂,以期提高V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂脱硝性能及抗K中毒能力.研究发现, Ce^(4+), Zr^(4+)共掺杂可以有效提高V_2O_5-WO_3/TiO_2催化活性,拓宽反应温度窗口,增强抗K中毒能力.进一步借助X射线衍射、比表面积测定、氨气-程序升温脱附、氢气-程序升温还原和X射线光电子能谱等表征对催化剂进行全面分析.结果显示, Ce^(4+), Zr^(4+)共掺杂对V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂物理化学性质的影响与其脱硝性能及抗K中毒能力有着密不可分的关系.首先, Ce^(4+), Zr^(4+)可以掺杂进入TiO_2晶格,抑制TiO_2晶粒的生长,从而导致比表面积以及总孔体积的增加;比表面积的增加有利于活性物种的分散,而总孔体积的增加有利于反应物分子与催化剂充分接触.其次, Ce^(4+), Zr^(4+)共掺杂可以提高催化剂表面酸性和氧化还原性能,表面酸性的增加有利于催化剂吸附与活化反应物种NH_3,氧化还原性能的提高有利于NO氧化为NO_2,进而通过"快速NH3-SCR"反应提高催化剂活性;同时, Ce^(4+), Zr^(4+)共掺杂还可以有效降低K中毒对表面酸性和氧化还原性能的影响,这主要是由于Ce^(4+)可以与K原子结合形成Ce-O-K物种,而Zr^(4+)的引入可以增加Ce^(4+)的热稳定性,使得更多的Ce^(4+)与K结合,避免了K与活性钒物种结合形成V-O-K物种,使得活性V5+得到了有效的保护.原位红外实验揭示了V_2O_5-WO_3/TiO_2-CeO_2-ZrO_2催化反应遵循L-H机理,且K中毒并未改变其反应机理.最后,该催化剂在H_2O和SO_2存在的条件下仍具有最佳的脱硝性能,因而有望用于实际高K含量的燃煤烟气脱硝. 展开更多
关键词 V2O5-WO3/TiO2-CeO2-ZrO2催化剂 共掺杂 钾中毒 氨-选择性催化还原 反应机理
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选择性氧化还原脱硝催化剂 被引量:5
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作者 李盼盼 于锋 +3 位作者 朱明远 汤常金 代斌 董林 《化学进展》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2016年第10期1578-1590,共13页
氮氧化物(NO_x)是烟气中的主要污染性气体之一,脱除NO_x已经刻不容缓。本文综述了近年来烟气中NO_x的脱除方法,分析了以钒基催化剂、铁基催化剂、分子筛催化剂为代表的高温脱硝催化剂,讨论了以贵金属催化剂、锰基催化剂、碳基催化剂为... 氮氧化物(NO_x)是烟气中的主要污染性气体之一,脱除NO_x已经刻不容缓。本文综述了近年来烟气中NO_x的脱除方法,分析了以钒基催化剂、铁基催化剂、分子筛催化剂为代表的高温脱硝催化剂,讨论了以贵金属催化剂、锰基催化剂、碳基催化剂为代表的低温脱硝催化剂,阐述了不同温度下选择性催化还原(SCR)脱硝催化剂的反应机理,展望了脱硝领域的发展前景。 展开更多
关键词 氮氧化物 选择性催化还原 脱硝催化剂 反应机理
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Promotional effect of CO pretreatment on CuO/CeO_2 catalyst for catalytic reduction of NO by CO 被引量:8
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作者 顾贤睿 李昊 +3 位作者 刘礼晨 汤常金 高飞 董林 《Journal of Rare Earths》 SCIE EI CAS CSCD 2014年第2期139-145,共7页
The CuO/CeO2 catalysts were investigated by means of X-ray diffraction (XRD), laser Raman spectroscopy (LRS), X-ray photoelectronic spectroscopy (XPS), temperature-programmed reduction (TPR), in situ Fourier t... The CuO/CeO2 catalysts were investigated by means of X-ray diffraction (XRD), laser Raman spectroscopy (LRS), X-ray photoelectronic spectroscopy (XPS), temperature-programmed reduction (TPR), in situ Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and NO+CO reaction. The results revealed that the low temperature (〈150℃) catalytic performances were enhanced for CO pretreated samples. During CO pretreatment, the surface Cu+/Cu0 and oxygen vacancies on ceria surface were present. The low va- lence copper species activated the adsorbed CO and surface oxygen vacancies facilitated the NO dissociation. These effects in turn led to higher activities of CuO/CeO2 for NO reduction. The current study provided helpful understandings of active sites and reaction mechanism in NO+CO reaction. 展开更多
关键词 CuO/CeO2 catalysts CO pretreatment oxygen vacancies NO reduction rare earths
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Influence of MnO_2 modification methods on the catalytic performance of CuO/CeO_2 for NO reduction by CO 被引量:2
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作者 姚小江 熊燕 +4 位作者 孙敬方 高飞 邓昱 汤常金 董林 《Journal of Rare Earths》 SCIE EI CAS CSCD 2014年第2期131-138,共8页
In order to investigate the influence of MnO2 modification methods on the catalytic performance of CuO/CeO2 catalyst for NO reduction by CO, two series of catalysts (xCuyMn/Ce and xCu/yMn/Ce) were prepared by co-imp... In order to investigate the influence of MnO2 modification methods on the catalytic performance of CuO/CeO2 catalyst for NO reduction by CO, two series of catalysts (xCuyMn/Ce and xCu/yMn/Ce) were prepared by co-impregnation and step- wise-impregnation methods, and characterized by means of X-ray diffraction (XRD), Raman spectra, H2-temperature programmed reduction (H2-TPR), in situ diffuse reflectance infrared Fourier transform spectra (in situ DRIFTS) techniques. Furthermore, the cata- lytic performances of these catalysts were evaluated by NO+CO model reaction. The obtained results indicated that: (1) The catalysts acquired by co-impregnation method exhibited stronger interaction owing to the more sufficient contact among each component of the catalysts compared with the catalysts obtained by stepwise-impregnation method, which was beneficial to the improvement of the reduction behavior; (2) The excellent reduction behavior was conducive to the formation of low valence state copper species (Cu+/Cu0) and more oxygen vacancies (especially the surface synergetic oxygen vacancies (SSOV, Cu+-n-Mn(4-x)-)) during the reaction process, which were beneficial to the adsorption of CO species and the dissociation of NO species, respectively, and further promoted the en- hancement of the catalytic performance. Finally, in order to further understand the difference between the catalytic performances of these catalysts prepared by co-impregnation and stepwise-impregnation methods, a possible reaction mechanism (schematic diagram) was tentatively proposed. 展开更多
关键词 rare earths CERIA copper oxide DENOX manganese oxide modification methods
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