Sb改性对Mn-Ce/TiO_(2)低温SCR催化剂性能的影响

采用浸渍法分别制备Mn/TiO_(2)、Mn-Ce/TiO_(2)、Mn-CeSb/TiO_(2) 3种催化剂,考察了3种催化剂在低温90~220℃之间的活性和选择性,并利用BET (Brunauer-Emmett-Teller,BET)比表面积分析、扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)、X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FT-IR)、X光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)、H2-程序升温还原(H2-temperature-programmed reduction,H2-TPR)和NH3-程序升温脱附(NH3-temperatureprogrammed desorption,NH3-TPD)对3种不同的催化剂样品进行了表征,分析影响选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)活性的原因。当Sb/Mn=0.2时,Mn-Ce-Sb/TiO_(2)催化剂具有最佳活性,NOx转化率在120℃时达到94%,150℃时的NOx去除率达到98%,锑的掺杂同样提高了Mn-Ce/TiO_(2)催化剂的氮气选择性。BET和XRD表征结果发现Sb改性增大催化剂的比表面积,降低锰氧化物的结晶度,TPD和TPR发现Sb改性使得低温下的氧化还原能力增强,但对酸性位点没有大的影响。XPS结果表明锑的掺杂可以提高Mn-Ce-Sb40.2/TiO 2催化剂表面的吸附氧和Ce^(+)/Ce^(3+),这使得Ce^(4+)和Ce^(3+)之间的氧气储存和释放增强,同时化学吸附氧含量的增高,使得催化剂表面的氧迁移率提高,可以更好的促进NO转化为NO_(2)通过“快速SCR反应”提高反应活性。还检测到Sb的引入可以提高Mn^(4+)的含量,这同样使得NO去除率提高。探究Sb掺杂对催化剂抗硫性实验发现引入Sb后可以提高催化剂在低温下对SO_(2)的耐受性,150℃下反应8h其NOx转化率从98%降到81%,而且在停止通入SO_(2)后活性可恢复到97%。

Mn-Ce/TiO_(2)低温SCR催化剂在SO_(2)和Pb共存时的中毒与再生研究

选择性催化还原法(selective catalytic reduction,SCR)是目前市场应用最广泛,氮氧化物控制效果最好的烟气脱硝方法,文中研究了SO_(2)和Pb对Mn-Ce/TiO_(2)催化剂脱硝活性的影响,通过低温N_(2)吸脱附、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、傅里叶变换红外光谱(fourier transform infrared spectrum,FT-IR)、H_(2)程序升温还原(H_(2)temperature programmed reduction,H_(2)-TPR)和NH_(3)程序升温脱附(NH_(3) temperature programmed desorption,NH_(3)-TPD)等表征手段分析了SO_(2)和Pb共存时催化剂中毒的原因,发现SO_(2)对Mn-Ce/TiO_(2)催化剂的脱硝活性有明显的抑制作用,硫酸铵盐的沉积、SO_(2)与NO或NH_(3)的竞争吸附以及活性组分的硫酸化是导致催化剂失活的原因。SO_(2)和Pb与催化剂之间相互作用,降低催化剂的氧化还原性。采用水洗再生和酸洗再生对中毒的催化剂进行了再生,催化剂脱硝活性几乎完全恢复。

负载顺序对浸渍法制备Mn-Ce/TiO_(2)催化剂性能的影响

为了探究负载顺序对Mn-Ce/TiO催化剂氨选择性催化还原NO的影响,文章采用浸渍法制备了Mn-Ce/TiO低温SCR催化剂,并通过BET、SEM、XRD、FT-IR、H_(2)-TPR和NH_(3)-TPD对不同负载顺序的催化剂样品进行了表征,分析影响SCR活性的原因。结果表明,同时负载锰铈的催化剂脱硝活性最高,在反应温度为150 ℃的条件下,Mn-Ce/TiO催化剂的脱硝效率达到100%。BET和SEM结果表明,Mn、Ce同时负载催化剂的比表面积最大,且催化剂表面更加平整光滑,有利于催化活性;XRD结果表明,与同时负载锰铈的催化剂相比,锰铈分步负载时,其锰氧化物不够分散,都会影响催化剂中活性组分的晶体结构,从而影响催化剂性能。从H_(2)-TPR、NH_(3)-TPD分析可知,与锰铈同时负载比较,锰铈分步负载时,催化剂还原峰向高温方向发生了偏移,且催化剂表面酸性位点变弱,抑制了对NH的吸附能力,不利于NO的转化。

Ce-TiO_(2)粉体的制备及其光催化性能研究

以钛酸丁酯为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备Ce掺杂纳米TiO_(2)。结合XRD、TEM、UV-Vis等现代检测手段对所制备样品的结构和性能进行表征。以直接桃红12B为目标降解产物,考察了所制备样品的光催化活性。研究结果表明:样品在550℃煅烧后,TiO_(2)为锐钛矿型,Ce掺杂纳米TiO_(2)后晶粒尺寸由23.9 nm降低到19.8 nm。Ce掺杂引起TiO_(2)的光学吸收边红移,提高可见光的吸收,拓展了TiO_(2)光谱响应范围。催化剂投加量为0.5 g/L,直接桃红12B溶液的初始浓度为20 mg/L,pH值为5。在紫外光下2 h条件下,Ce掺杂TiO_(2)后去除率由83.6%提高到93.8%。低浓度下的光催化降解过程可用Langmuir-Hinshelwood一级动力学方程拟合,初始浓度20 mg/L时,吸附速率可达到0.06304 min^(-1)。

铈、钴对Mn/TiO_2系列低温SCR催化剂抗硫性影响

本文介绍了锰钛系低温脱硝催化剂的主要制备方法。重点介绍了掺杂Ce、Co对催化剂脱硝活性和抗硫性的影响。硫铵盐的沉积和活性组分的硫酸化是催化剂失活的重要原因,Ce、Co的加入可以有效地抑制催化剂活性组分的硫酸化,同时还能降低硫酸盐在催化剂表面的稳定性,从而可以提高催化剂的抗硫性。

3种制备方法对Mn-Ce/TiO_(2)催化剂的性能影响及成本分析

制备方法对催化剂的性能和成本有重要影响。选择共沉淀法、浸渍法和溶胶凝胶法制备Mn-Ce/TiO_(2)催化剂,在90~220℃对比测试不同方法制得催化剂样品的低温SCR性能,利用BET、SEM、XRD、FT-IR、H_(2)-TPR和NH_(3)-TPD分析样品的物理化学性质,并对3种方法的实验室制备过程进行成本分析。结果表明:共沉淀法和浸渍法制备的催化剂低温SCR性能均较好,在反应温度为150℃的条件下,催化剂的脱硝效率达到100%;制备方法不仅会影响催化剂的比表面积、表面形貌,还会对催化剂的氧化还原能力和表面酸性位产生影响;成本由低到高依次为浸渍法、溶胶凝胶法、共沉淀法。3种方法制得同样质量的催化剂时,采用浸渍法所消耗的药剂最少,而且浸渍法制备过程最短,操作最简单。本研究可为锰基低温脱硝催化剂的制备提供参考。

Mn⁃Ce/TiO_(2)低温SCR催化剂成型过程添加剂的影响

催化剂成型过程中添加剂的种类和添加量对成型后催化剂的机械强度、成型效果和催化性能有很大影响.本文研究了Mn⁃Ce/TiO_(2)催化剂制备过程中添加剂对催化剂的低温脱硝性能和机械性能的影响.结果表明,添加10%的拟薄水铝石作为黏结剂,可使催化剂具有较强的机械强度;添加2.5%的活性炭作为造孔剂,可以有效改善催化剂的孔结构.催化剂成型后脱硝性能下降,反应温度为90℃和120℃时,催化剂的NO_(x)转化率分别下降了15%和30%左右,当温度到达150℃及以上时,催化剂成型前后的脱硝性能基本一致.最后,通过BET、FT⁃IR、NH3⁃TPD和H2⁃TPR表征分析原因:成型后催化剂比表面积和孔容下降,催化剂的表面酸性位点和氧化还原能力下降都会影响催化剂的脱硝性能,所以催化剂成型后低温活性变差.