K^(+)诱导Mn-Ce固溶体增强酸性和活性氧协同促进NH_(3)-SCR

本文采用水热驱动将K离子引入制备的Mn-Ce固溶体晶格中(MnCeOx),优化其结构特征并用于NH_(3)-SCR反应.H_(2)-TPR和O_(2)-TPD结果表明,K的加入极大的弱化了Mn-O键,进而导致催化剂的还原性和氧脱附能力的提升;XPS,NH_(3)-TPD和原位红外(insitu DRIFTs)结果表明,K的引入可以增强Mn/Ce元素间的电子转移,同时提高催化剂中氧缺陷的数量以及BrФnsted酸性位对NH_(3)的吸附能力.因此,在增强的酸性位点与缺陷吸附活性氧的协同作用下,促进了催化剂MnCeK_(y)O_(x)在NH_(3)-SCR反应中的活性和反应速率.当K、Ce、Mn元素的比例为1:5:5时,在较低温度(120℃)下,MnCeK_(1)O_(x)催化剂的NO转化率为94.6%,在40~260℃的较宽温度范围内可以实现NO的高效转化.采用in situ FTIR对NH_(3)和NO原位吸附和反应过程进行分析,结果表明NH_(3)的吸附比NO更敏感.对于MnCeO_(x),NH_(3)首先吸附在Lewis酸位点上,然后结合在BrФnsted酸位点上,导致单配位基和双配位基硝酸盐同时聚集;对于Mn CeK_(1O)_(x),NH_(3)同时吸附在Lewis和BrФnsted酸性位上,其中间产物仅为单配位基硝酸盐.结果表明K离子的添加可以有效的提升Mn-Ce固溶体在NH_(3)-SCR反应中的效率.

Mn-Fe-Ce-O催化剂对助燃脱硝性能的影响

采用改进的柠檬酸络合法制备了Mn-Fe-Ce-O复合氧化物,采用XRD,H_(2)-TPR,XPS,SEM,EDS等方法分析了试样的结构与物性,并对其氧化和催化CO还原NO的性能进行了评价。实验结果表明,Mn-Fe-Ce-O复合氧化物中主要为Mn_(3)O_(4)和CeO_(2)物相,Fe和Ce的加入可增大复合氧化物的比表面积,且表面元素分布均匀,无明显集聚状态,加入Ce后复合氧化物颗粒变得细小,Mn^(3+)+Mn^(4+)含量和表面吸附氧含量增大,H_(2)-TPR还原峰向低温区偏移。Mn_(9)Fe_(1)O_(z)具有良好的氧化CO能力,400℃下CO转化率为99.56%,Mn-Fe-Ce-O复合氧化物催化CO还原NO的活性高于Mn-Fe-O复合氧化物,其中,(Mn_(9)Fe_(1))_(7)Ce_(3)O_(z)活性最高,在350℃下NO转化率为85.75%。

湿法制备Cu基Mn-Ce改性甲醇重整制氢催化剂及其催化性能研究

为了提升Cu基催化剂的高温稳定性和使用寿命,并研究过渡金属Mn及轻稀土金属Ce对Cu基甲醇重整催化剂的影响,本文采用新型湿法制备了Cu基Mn-Ce改性催化剂,并在气-固相固定床催化反应装置上评价了其甲醇重整制氢的性能。甲醇转化实验结果显示,Cu基Mn-Ce改性催化剂的甲醇转化率达到98.77%,产出的(H2+CO)含量达到92.5%。高温碳化性能对比实验结果表明,相比未改性的催化剂,Mn-Ce改性催化剂的高温稳定性更强,使用寿命更长。高温碳化后,205℃下的甲醇转化率均在40%以上,未改性催化剂的转化率仅为20%左右。催化剂性能评价实验结果表明,催化反应温度与其制氢性能呈正相关,高温下催化剂有更优异的制氢表现。Mn、Ce的加入可以有效提高Cu基催化剂甲醇重整制氢的性能。

Mn-Ce-Fe/TiO2低温催化还原NO的性能

采用浸渍法制备了Mn-Ce-Fe/TiO2,研究了其组分配比、焙烧温度等制备条件和NO进口浓度、空速、O2含量、NH3/NO摩尔比等操作条件对Mn-Ce-Fe/TiO2上NH3低温还原NO活性的影响,并探讨了H2O、SO2对Mn-Ce-Fe/TiO2活性的影响.结果表明,Mn∶Fe∶Ce摩尔比为5∶2∶4、500℃下焙烧的Mn-Ce-Fe/TiO2在无H2O、SO2,NO体积分数为0.1%,空速为5000h-1,反应温度为130℃、O2含量为6%、NH3/NO摩尔比为1.1的条件下,NO转化率接近98%.Fe的加入大大提高了催化剂的单独抗水和同时抗硫抗水性能,130℃下,体积分数10%的H2O对该催化剂的活性基本没有影响,转化率保持在96%以上;通硫、水后的400min内,活性仅下降3%.单独通入SO2时,该催化剂中毒程度较深.该催化剂有望应用于基本不含SO2的燃气锅炉烟气和不含SO2的硝酸尾气等NOx工业废气的低温脱硝.

Mg-Mn-Ce镁合金表面超疏水复合膜层的制备及耐腐蚀性能

采用微弧氧化技术和有机镀膜技术相结合的复合处理方法实现Mg-Mn-Ce镁合金表面改性,获得超疏水复合膜层,研究微弧氧化膜的表面特征、有机镀膜电化学反应过程、复合膜层的润湿特性和耐腐蚀性能。结果表明:镁合金经微弧氧化处理后由于微弧氧化膜表面呈微纳多孔结构,表现为超亲水特性,其蒸馏水的静态接触角接近0°;在微弧氧化膜上经有机镀膜后,其形成的有机薄膜的静态接触角高达173.3°,表现出优良的超疏水特性。镁合金经微弧氧化处理后具有良好的耐腐蚀性能,经有机镀膜超疏水复合处理后,耐腐蚀性能得到进一步提高。复合膜层在3.5%NaCl溶液中,与基体相比动电位极化腐蚀电流密度减小了3个数量级、而电化学阻抗提高了3个数量级,耐腐蚀性能明显改善。微弧氧化与有机镀膜相结合的复合处理使镁合金表面在实现超亲水-超疏水功能转换的同时显著提高镁合金的耐腐蚀性能。

Mn-Ce-Zr/γ-Al_2O_3催化剂低温选择性催化还原脱硝性能分析

采用溶胶凝胶法制备了低温脱硝活性良好的Mn-Ce-Zr/γ-Al2O3催化剂。催化剂在150℃下达到接近70%的脱硝效率并在250~300℃下升高到95%左右。空速和SO2/H2O性能影响实验表明催化剂具有较好的空速变化适应能力和抗SO2/H2O中毒性能。NH3和NO氧化性能实验在固定床上进行。结果发现NH3在300℃以上会逐渐被氧化为NO;而NO在250~300℃下容易被氧化为NO2,这有利于选择性催化还原反应的进行。利用多种表征手段,如N2吸附脱附、X射线衍射、H2程序升温还原和程序升温脱附,对催化剂进行了表征。结果表明Zr可以掺杂进入Ce O2微晶晶格内并形成了固溶体结构,这可以提高催化剂的比表面积和孔结构参数。程序升温脱附结果表明NH3主要吸附在催化剂的不稳定酸性位上,而NO吸附后可以亚硝酸盐、不稳定和稳定硝酸盐等多种形式存在,这有利于促进低温选择性催化还原反应的进行。

SO_2对Mn-Ce/TiO_2低温SCR催化剂的毒化作用研究

考察了SO_2对Mn-Ce/TiO_2低温脱硝催化剂活性的影响,利用XRD、BET、SEM和XPS对其毒化作用的原因进行分析。结果表明,SO_2对催化剂活性有明显的抑制作用,使NO_x去除率由84%降至42%左右。主要是SO_2的加入造成催化剂比表面积减小,孔径为5-10 nm的孔数量减少,且催化剂晶相由锐钛矿型转化成金红石型结构,活性组分MnO_x发生晶化现象,破坏了Mn-Ti间的强相互作用。催化剂理化性质的变化造成吸附态氧转化为晶格氧的路径受阻、MnO_2含量减少和CeO_x储氧功能减弱,并且产生氧阻效应而使NO吸附和解吸受阻,造成催化剂活性降低。同时生成的硫酸铵盐在催化剂表面沉积,覆盖了催化剂表面的Lewis酸性位,使其对NH_3吸附能力减弱。

Ce掺杂对Mn/ACN催化剂低温NH_3-SCR脱硝活性的影响

采用浸渍法将活性组分Mn、Ce负载到酸处理后的椰壳活性炭(ACN)上,制备出Mn/CAN和Mn-Ce/ACN脱硝催化剂,在固定床上对所制备的催化剂进行了脱硝性能评价,着重探讨了2种活性组分的负载顺序、负载量对催化剂活性的影响,并对催化剂进行了BET、SEM、XRD、XPS表征。结果表明,通过比较Mn/CAN和Mn-Ce/ACN催化剂的脱硝活性,发现Ce的添加能明显提高催化剂的脱硝活性,在温度高于90℃时能达到90%以上的NO去除率,在120~250℃之间,NO转化率维持在100%。活性组分的负载顺序及负载量是影响催化剂活性的重要因素。同时负载活性组分,Ce、Mn负载量均为5%时,催化剂表现出最好的脱硝性能。Mn负载在活性炭上,降低了活性炭的比表面积和孔容,而Mn、Ce负载量均为5%的Mn-Ce/ACN的比表面积和微孔孔容降到695.0 m2/g和0.130cm3/g,随着Mn、Ce负载量的增加,比表面积和孔容进一步降低;当Ce、Mn负载量均增加到10%时,其比表面积和微孔孔容只有539.8 m2/g和0.106 cm3/g。Mn3+和Mn4+共存于两种催化剂上,而Ce4+和Ce3+共存并使Mn-Ce/CAN上Mn4+比例略微增加,导致催化剂表现出最好的脱硝性能。

Ni,Co掺杂对Mn-Ce/TiO_2催化剂脱硝活性的影响

以Ti O_2为载体,采用浸渍法制备Ni或Co掺杂的Mn-Ce/Ti O_2催化剂,用于烟气的选择性催化还原法低温脱硝。考察Ni或Co的掺加对Mn-Ce/Ti O_2催化剂活性的影响,并对各催化剂进行了BET,XRD,H_2-TPR,XPS表征。实验结果表明:在NO,NH_3,O_2的体积分数分别为6×10^(-4),6×10^(-4),6×10^(-2),空速为16 000 h^(-1)的条件下,Mn-Ce/Ti O_2、Mn-Ce-Ni_(0.4)/Ti O_2和Mn-Ce-Co_(0.2)/Ti O_2催化剂的NO去除率在120℃时分别为38%,68%,74%,在150℃时分别为64%,92%,近100%,这表明掺加Ni或Co后Mn-Ce/Ti O_2催化剂的脱硝活性明显提高;在进气中加入体积分数为1×10^(-4)的SO_2后,Mn-Ce/Ti O_2催化剂的NO去除率在300 min内从98.2%下降至57.2%,而Mn-CeCo_(0.2)/Ti O_2和Mn-Ce-Ni_(0.4)/Ti O_2催化剂的NO去除率分别为73.9%和69.8%,这表明Ni或Co的掺加有助于提高催化剂的抗硫性能。表征结果表明:Ni或Co的掺加基本不影响Mn和Ce在载体Ti O_2上的分散;Ce元素以Ce^(3+)和Ce^(4+)价态存在,且主要为Ce^(4+);催化剂的比表面积变化不大;Mn O_x与Ce O_x的结晶度降低,催化剂的氧化还原能力增强。

非热等离子体协同Mn-Ce/La/γ-Al_2O_3催化剂去除甲苯

采用自制线管式介质阻挡放电反应器,针对非热等离子体协同Mn-Ce/La/γ-Al_2O_3催化剂对低浓度甲苯的去除开展研究。研究中制备了Mn/γ-Al_2O_3、Mn-Ce/γ-Al_2O_3、Mn-La/γ-Al_2O_3催化剂,从甲苯去除率、产物O_3生成、CO_x选择性及其他副产物生成情况考察比较了空管放电、协同催化剂放电时催化降解甲苯性能,并对催化剂进行了BET、SEM、H2-TPR和ICP-OES表征研究。结果表明:稀土助剂的加入有助于提高甲苯去除率及降低程度,且La催化性能优于Ce.,当外加电压22 k V、气量6 L·min-1、甲苯初始浓度600 mg·m-3时,Mn-La/γ-Al_2O_3催化剂对甲苯去除率达到72.74%。H2-TPR结果表明,稀土助剂的加入提高了催化剂低温活性及储氧能力,添加La的效果优于Ce。催化剂有助于抑制副产物O_3生成,提高CO_2和COx选择性。

制备方法对Mn-Ce/ZSM-5催化剂低温选择性催化还原NO性能的影响

采用浸渍法、氨水共沉淀法和机械混合法制备了Mn-Ce/ZSM-5催化剂,并研究了其对氨选择性催化还原(NH3-SCR)NO反应的催化性能.结果表明,采用氨水共沉淀法制备的Mn-Ce/ZSM-5催化剂显示出优越的NH3-SCR催化活性,不仅具有好的低温催化活性和宽的反应温度窗口,而且具有高的热稳定性.铈的含量对催化活性也存在着明显的影响.采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和等离子体发射光谱(ICP)等技术对不同方法制备的Mn-Ce/ZSM-5催化剂的体相和表面结构进行了表征.结果发现,Mn-Ce/ZSM-5催化剂中Ce主要以Ce4+的形态出现,并与锰有较强的协同作用.Mn以多种氧化物的形态共存,采用氨水共沉淀法制备更有利于低价态的锰氧化物Mn2O3,Mn3O4等的形成,并且更易于氧物种(O1s)在催化剂表面富集,这可能是导致氨水共沉淀法所制备的Mn-Ce/ZSM-5样品活性最佳的原因.

沉淀剂对Cu-Mn-Ce复合氧化物催化剂结构和性能的影响

为了避免柠檬酸溶胶-凝胶法制备过程中环境问题,采用共沉淀法制备了Cu-Mn-Ce复合氧化物催化剂,以催化燃烧甲苯为模型反应,考察了沉淀剂对Cu-Mn-Ce催化结构和性能的影响。结果表明,以Na OH作为沉淀剂催化剂效果最佳,其次为NH3·H2O、K2CO3、Na2C2O4。采用Na OH作为沉淀剂,氢氧化物前体在焙烧活化过程中更易使Cu、Mn离子进入Ce O2的立方结构,形成具有缺陷结构的Ce O2固溶体,从而提高了表面氧浓度和活动性,在燃烧反应中表现出更优异的催化特性。

载体对Mn-Ce催化剂低温选择性催化还原脱硝性能的影响

使用3种组成不同的钛白粉作为载体,采用浸渍法制备Mn-Ce/TiO_2,Mn-Ce/TiO_2-SiO_2,Mn-Ce/TiO_2-WO_3催化剂,采用XRD,BET,SEM等方法对催化剂的微观结构及形貌进行表征,探索SiO_2、WO_3的掺加对催化剂脱硝活性和抗硫性能的影响。结果表明:掺加SiO_2、WO_3有助于增大载体的比表面积及催化剂表面活性酸中心数量,催化剂的脱硝活性和抗硫性能得到提高;在空速为10 000 h^(-1)、反应温度为100℃的条件下,Mn-Ce/TiO_2催化剂上NO去除率仅为30%,Mn-Ce/TiO_2-SiO_2和Mn-Ce/TiO_2-WO_3催化剂上NO去除率分别为45%和50%;当反应气中含有150μL/L的SO_2时,在反应温度为150℃、反应时间为270 min的条件下,与不含SO_2时相比,Mn-Ce/TiO_2催化剂上NO去除率从80%降低至40%,Mn-Ce/TiO_2-SiO_2和Mn-Ce/TiO_2-WO_3催化剂上NO去除率从84%降至55%和70%。

Mn-V-Ce/TiO_2低温催化还原NO性能研究

采用浸渍法制备了NH3选择性催化还原(SCR)NO新型催化剂Mn-V-Ce/TiO2,考察了操作条件对其活性的影响;通过NO、O2、NH3的暂态响应实验分析了在该催化剂上进行SCR反应的机理;对催化剂进行了FT-IR和TG分析,探讨了H2O、SO2对其活性的影响。结果表明,该催化剂具有很好的低温SCR活性,空速5 000 h-1、150℃下的NO转化率达99.2%。170℃下同时通硫、水后的350 min内,活性始终保持在98%;单独通入SO2时,中毒速率较快,但体积分数为8%的H2O对该催化剂的活性没有影响,转化率始终保持在98%以上。该催化剂能应用于不含SO2的燃气锅炉烟气和不含SO2的硝酸尾气等NOx工业废气的低温脱硝。

低温高活性NO氧化催化剂Mn-V-Ce／TiO2的制备与性能

采用浸渍法制备了新型NO氧化催化剂Mn-V-Ce/TiO2,考察了组分配比、载体种类、焙烧温度等制备条件和反应温度、NO进口体积分数、O2含量、空速等操作条件对其催化活性的影响,对载体和催化剂分别进行了BET和XRD分析.结果表明,10%Mn-3%V2O5-20%CeO2/TiO2在300℃焙烧6h得到的Mn-V-Ce/TiO2具有最佳催化氧化活性,NO体积分数500×10-6,O2体积分数10%;空速8000h-1、温度200℃或空速5000h-1、温度175℃条件下,出口NOx的氧化度(NO2/NOx)均达到50%～60%,NOx能取得最大的吸收效率;250℃、8000h-1时,氧化度可达74%;250℃、5000h-1时,氧化度可达86.6%.

SO2和H2O对Mn-Ce/TiO2催化剂低温SCR活性的影响

采用溶胶凝胶法制备Mn-Ce/TiO_2低温SCR催化剂并考察其活性,研究了SO_2和H_2O对Mn-Ce/TiO_2低温脱硝催化剂的影响,并运用XRD、BET、SEM和FT-IR对中毒前后的催化剂进行表征。结果表明,催化剂在无SO_2和H_2O条件下具有良好的脱硝性能,在140℃时NO_x去除率达到84%。但若向模拟烟气中加入SO_2和H_2O,则随其体积分数增大对催化剂活性产生明显抑制作用。当H_2O的体积分数为5%、SO_2为700×10-6时,反应4 h后,NO_x去除率降为53%。H_2O对催化剂的抑制作用随H_2O的除去而消除,H_2O主要通过与NO_x的竞争吸附来抑制催化剂的活性。低浓度的SO_2对催化剂活性影响较小,SO_2体积分数为100×10^(-6)时,稳定后NO_x去除率仍能维持在80%以上,但较高体积分数的SO_2引起的催化剂失活不可自行恢复。SO_2毒化作用主要是引起了硫酸铵盐覆盖催化剂的表面活性位,以及造成活性组分MnO_x的晶化,并破坏了MnO_x与TiO_2间的强相互作用。H_2O和SO_2共同存在时,H_2O可以弱化SO_2对催化剂的毒化作用,主要因为H_2O与SO_2的竞争吸附作用而使SO_2对催化剂活性的影响减弱。

前驱物对Mn-Ce/Ti-PILC低温SCR脱硝的影响

分别采用TiCl4和钛酸丁酯为Ti前驱物制备了钛基交联黏土(Ti-PILC),通过浸渍法将锰铈负载于Ti-PILC上,制得催化剂Mn-Ce/Ti-PILCs和Mn-Ce/clay,测试了该催化剂在以氨气为还原剂的低温SCR过程中的催化活性,分析了Ti前驱物对黏土结构及催化性能的影响。XRD、BET、FT-IR、NH3-TPD和SEM等表征结果表明,与原土(clay)相比,经钛交联柱撑后,Ti-PILC的微观结构更加合理,其比表面积和孔容都有了一定程度的增加,表面酸性有所增强。与原土负载的Mn-Ce/clay催化剂相比,Mn-Ce/Ti-PILCs的催化活性明显提高。而且,钛酸丁酯作前驱物进行交联比TiCl4交联效果更明显,所得到的催化剂低温活性更好。

Ho掺杂对Mn-Ce/TiO_2低温SCR催化剂的脱硝性能影响

采用浸渍法制备了五种掺杂不同比例的Ho的低温选择性催化还原(SCR)催化剂Mn0.4Ce0.07Hox/TiO_2。研究了Ho的引入对于Mn-Ce/TiO_2催化剂低温脱硝性能的影响,并采用XPS、XRF、BET、XRD、NH3-TPD等手段对催化剂的物理化学性质进行表征。结果表明,掺杂适量的Ho能够有效提高Mn-Ce/TiO_2催化剂的低温脱硝性能,当Ho/Ti掺杂比例为0.1时催化剂Mn0.4Ce0.07Ho0.1/TiO_2活性表现最佳,在200℃左右催化效率达到最高,为91.17%,在140-240℃催化效率达到80%以上。结果表明,Ho的掺杂能够增大催化剂的比表面积,提高催化剂化学吸附氧的浓度以及Ce的附着量。

Pt掺杂对Cu-Mn-Ce复合氧化物催化燃烧性能的影响

为提高复合氧化物催化剂的催化燃烧性能和热稳定性,采用溶胶-凝胶法制备一系列贵金属Pt改性的Cu-Mn-Ce催化剂,采用XRD、BET、H2-TPR、Raman对催化剂进行了表征,并以甲苯催化燃烧为模型反应考察了催化活性。结果表明,Pt掺杂会导致Cu-Mn-Ce晶相结构中出现较多的缺陷位,并使比表面积和表面氧数量增加,增强了催化剂的氧化-还原能力。活性测试表明,Pt掺杂可以提高催化剂对甲苯的催化燃烧活性和热稳定性。

浸渍法制备Mn-Ce/AC催化剂低温SCR脱硝活性研究

钒基催化剂活性温度范围为300～400℃,只能布置在粉尘浓度较高的锅炉省煤器和空气预热器之间.为避免锅炉高浓度粉尘对脱硝催化剂脱硝活性的影响,有必要进行低温脱硝催化剂的研究,以便将脱硝反应器布置在除尘之后的低温段.采用浸渍法制备了煤基活性焦负载锰铈的催化剂（Mn-Ce/AC）,在固定床反应器上进行了动态试验,考察不同锰铈摩尔比、空速、温度、氧气浓度、NH3/NO摩尔比以及SO2对低温选择性催化还原脱硝效率的影响.研究结果表明：Mn-Ce/AC催化剂表现出较好的低温脱硝活性;当锰/市摩尔比3：7、温度120 q℃、氧气浓度5％、NH3/NO摩尔比1.1时,Mn-Ce/AC催化剂的脱硝效率最高,可达85.6％;烟气中SO2对催化剂具有较强的毒化作用.