VPO/TiO_(2)催化剂表面酸性位调控及低温NH_(3)-SCR脱硝性能研究

采用HCl调控负载型钒磷氧(VPO/TiO_(2))催化剂的表面酸性,用于研究VPO/TiO_(2)催化剂的NH_(3)-SCR脱硝性能.结果表明:在HCl/V物质的量比为3~5:1范围内,催化剂的脱硝活性最高,当反应温度达到200℃时脱硝效率接近100%.表征结果表明:HCl的添加能提高催化剂的结晶度,HCl的调控使得VPO/TiO_(2)催化剂的比表面积略有增加.同时,也使得VPO/TiO_(2)催化剂中活性组分V^(4+)的量从38%逐渐升高至46%,提高了催化剂的氧化还原性能.此外,不同HCl/V物质的量比的催化剂中化学吸附氧的相对含量随着HCl加入量的增加而提高.吡啶红外测试结果显示:HCl能影响催化剂酸性位点,HCl/V物质的量比=5的催化剂Lewis酸含量最高,总酸量为0.84×10^(-4)mol/g.数据拟合进一步表明,所有VPO/TiO_(2)催化剂的低温脱硝活性均与弱Lewis酸量呈正相关(相关系数>0.9),与活性测试相吻合.

以ZrO_2-TiO_2为载体的整体式锰基催化剂应用于低温NH_3-SCR反应(英文)

以MnO2为活性组分,Fe2O3为助剂,制备了以TiO2及ZrO2-TiO2为载体的整体式催化剂.考察了它们在不同温度焙烧后应用于富氧条件下,NH3选择性催化还原(NH3-SCR)氮氧化物的低温反应性能和高温稳定性.用X射线衍射(XRD)实验、比表面积测定(BET)、储氧性能测定(OSC)及程序升温还原(H2-TPR)等方法对催化剂进行了表征.结果表明,以ZrO2-TiO2为载体的催化剂具有很好的高温热稳定性,并具有较高的比表面积和储氧能力,同时具有较强的氧化能力.催化剂的活性测试结果表明,以ZrO2-TiO2为载体的整体式锰基催化剂明显地提高了NH3-SCR反应的低温活性,具有良好的应用前景.

低温NH_3-SCR脱硝催化剂研究进展

低温NH3-SCR脱除NOx是一种有潜力的烟气脱硝技术。综述了低温NH3-SCR脱硝催化剂的研究现状,重点介绍了锰基催化剂、钒基催化剂,以及其他金属氧化物基催化剂的研究状况,阐述了制备方法、催化剂载体,以及以不同金属改性对催化剂脱硝活性的影响。其中具备高比表面积、良好非晶态结构的低温NH3-SCR催化剂都有良好的低温脱硝活性。以CeO2改性锰(MnOx)基催化剂为例,探讨了低温NH3-SCR脱硝催化剂的脱硝机理。反应气体(NH3、NO和O2)在催化剂表面的吸附在低温NH3-SCR脱除NOx中发挥了重要作用。CeO2改性锰基催化剂催化NH3-SCR反应过程中涉及ER机理和LH机理,并且NH2与气态NO发生反应生成亚硝胺(NH2NO),进一步分解为N2和H2O是关键步骤。就燃煤烟气中水蒸气(H2O)和SO2在低温条件下对低温NH3-SCR脱硝催化剂的失活机制进行了阐述。烟气中的水蒸气与反应气体的竞争性吸附能够导致催化剂脱硝活性的降低。水蒸气(H2O)和SO2共同存在对低温NH3-SCR催化剂脱硝活性的影响表现为两者共同作用。烟气中水和SO2存在时生成的硫酸盐沉积在催化剂表面,并导致催化剂失活。

整体式Mn-Fe/ZrO_2-TiO_2催化剂的制备及在低温NH_3-SCR反应中的性能

以锆钛复合氧化物为载体,制备整体式Mn基催化剂并研究其在低温氨选择性催化还原(NH3-SCR)氮氧化物反应中的性能;用BET、XRD、储氧量(OSC)、程序升温还原(TPR)和XPS对催化剂进行表征.实验结果表明,与以TiO2为载体的催化剂相比,以ZrO2-TiO2为载体的催化剂具有较大的比表面积、更稳定的晶相结构和较多的储氧量,并具有较强的低温氧化性能和较高的表面Mn含量,表现出良好的低温活性和高温稳定性.在700℃焙烧后,Mn-Fe/ZrO2-TiO2在高空速55000 h-1条件下,仍具有较好的起燃温度(182℃)和NO的转化率(78%),并具有较强的抗水性能,表现出很好的应用前景.

前驱体溶液pH值对V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂的低温NH_3-SCR性能的影响(英文)

采用调节前驱体溶液pH值的方法制备了用于低温NH3-SCR的V2O5-WO3/Ti O2催化剂。通过XPS、Raman光谱、H2-TPR、NH3-TPD、NH3-DRIFT、XRD及物理吸附等手段对催化剂进行了表征分析,并对其脱硝催化活性进行了测试。结果表明,前驱体溶液酸性的增强能够提高催化剂表面聚合态钒物种和V4+(3+)/V5+的比值以及表面酸性,增加活性位数量、降低反应的活化能、提高其脱硝催化性能。因此,通过提高前驱体溶液的酸性,有助于制备出脱硝活性较好的NH3-SCR催化剂。

非晶态MnO_x/TiO_2催化剂的制备及其低温NH_3-SCR性能

采用自发沉积法、共沉淀法及浸渍法制备MnO_x/TiO_2催化剂,通过XRD、TEM、N2吸附-脱附、XPS、H_2-TPR、NH_3-TPD等一系列表征手段研究MnO_x/TiO_2催化剂的结构与性质,并考察MnO_x/TiO_2催化剂低温NH_3-SCR性能。结果表明,自发沉积法制备的MnO_x/Ti O2(s)催化剂具有完全非晶态结构,Mn和Ti之间存在强相互作用,较共沉淀法制备的MnO_x/TiO_2(c)及浸渍法制备的MnO_x/Ti O2(i)表现出更强的氧化还原能力。MnO_x/TiO_2(s)具有较高的比表面积、较多的表面酸量,有利于NH_3的吸附与活化。且表面高浓度的Mn4+离子及吸附氧,有利于将NO氧化为NO2,促进发生"fast-SCR"反应,进而使其表现出优异的低温脱硝性能。MnO_x/TiO_2(s)催化剂在150℃时NO的转化率高达92.8%,在150-350℃NO的转化率保持在90%以上,此外其还具备较强的抗H_2O和SO_2毒化能力。

低温NH_3-SCR催化剂脱硝工业侧线实验

采用浸渍法制备了低温NH3-SCR催化剂,并在某硝酸车间进行了超过1 000 h的低温SCR脱硝工业侧线实验,结果表明,在压力0.2 MPa、烟气入口温度230℃和空速5 000 h-1条件下,脱硝率大于95%,出口NOx浓度低于100×10-6,催化剂具有良好的活性稳定性。采用BET、SEM和XRD等对催化剂进行表征,结果表明,催化剂实验前后物性和晶相结构没有显著差别。

不同晶体结构MnO_2纳米催化剂低温NH_3-SCR性能研究

为了探究催化剂的结构和催化活性的关系,采用水热法制备了四种不同晶体结构的MnO_2纳米催化剂(α-MnO_2、β-MnO_2、γ-MnO_2和δ-MnO_2),并考察了其低温NH3-SCR活性。结果表明,不同晶体结构催化剂的活性不同,依次为γ-MnO_2>α-MnO_2>β-MnO_2>δ-MnO_2,γ-MnO_2表现出最高的催化活性,NOx转化率在150-260℃超过90%。随后,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、N2吸附-脱附、热重(TG)、红外光谱(FT-IR)、程序升温还原(H2-TPR)及吡啶吸附红外光谱(Py-FTIR)等表征手段对催化剂的结构和性质进行分析。结果表明,α-MnO_2和β-MnO_2为纳米棒,γ-MnO_2和δ-MnO_2为纳米针,催化剂的比表面积并不是影响低温NH3-SCR活性的主导因素。γ-MnO_2具有适宜的孔道结构、较强的氧化还原能力、丰富的化学氧含量和Lewis酸酸性位点,是其具有最高低温NH3-SCR活性的原因。

载体物化性质对锰铈催化剂NH_3-SCR脱硝性能的影响

选取TiO_2、SAPO-34、Al_2O_3三种常用载体,通过浸渍法以Mn-Ce-O为活性组分制备了负载型MnCeO_x脱硝催化剂。采用XRD、BET、H_2-TPR、XPS、Py-FTIR等手段对催化剂的固相结构、比表面积、还原性能、表面元素及酸量进行表征分析。结果表明,MnCeO_x/SAPO-34催化剂具有最大的比表面积(439.87 m^2/g),酸量适中,还原性能最差;MnCeO_x/Al_2O_3催化剂中Mn^(4+)、Ce^(3+)所占比例较高,但酸性最弱;MnCeO_x/TiO_2催化剂还原性能最优,表面Mn、Ce元素浓度最高,并具有大量Lewis酸性位。通过气固相催化反应装置对催化剂性能进行了NH_3-SCR脱硝评价,结果表明,MnCeO_x/TiO_2催化剂具有较好的脱硝性能,反应温度为280℃时,NO转化率达100%(空速为42000 h^(-1));与催化剂物化性质对比分析,催化剂的氧化还原能力和Lewis酸性位对其脱硝性能至关重要。

物理机械法制备CeO2-Fe2O3超细粉体及其低温SCR性能研究

利用微波-超声波-高能球磨的协同作用制备CeO2-Fe2O3超细粉体催化剂,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、脱硝活性测试等手段对该催化剂进行表征,得出最佳实验条件,并探究了该催化剂的低温NH3-SCR脱硝机理。结果表明:微波-超声波协同作用有利于提高CeO2-Fe2O3超细粉体的分散度,高能球磨则增大了粉体的比表面积。当Fe/Ce摩尔比为4∶1时,CeO2-Fe2O3超细粉体的表面性质及催化活性均最佳。经活性Al2O3负载后,CeO2-Fe2O3超细粉体的最佳脱硝温度向低温窗口移动,脱硝活性提高14.4%。催化剂表面发生的NH3-SCR反应过程主要遵循Eley-Rideal(E-R)机理,NH3为主要的表面吸附物质,NO以气态形式直接参与反应,最终生成N2和H2O,实现氮氧化物的去除。

高分散MnO_x/SAPO-34催化剂的制备及其低温NH_3选择性催化还原NO性能

采用改进的溶胶-凝胶法制备一系列MnO_x/SAPO-34催化剂,考察了各制备参数对催化剂的结构及其低温氨选择性催化还原(NH_3-SCR)脱硝性能的影响,并通过X射线衍射、N_2吸附-脱附、透射电镜、X射线光电子能谱、NH_3程序升温脱附等手段对催化剂进行表征.结果表明,当制备参数为n(乙醇)/n(Mn)=15,n(H_2O)/n(Mn)=20,n(柠檬酸)/n(Mn)=1,Mn负载量为15%(质量分数),催化剂焙烧温度为350℃时,制备的高分散15%-MnO_x/SAPO-34-350℃催化剂具有最佳的低温SCR活性,在空速为45000 h^(-1)的条件下,且反应温度在120～240℃范围时均保持90%以上的NO转化率和接近100%的N_2选择性.MnO_x纳米颗粒高度分散在SAPO-34载体表面,平均粒径约为5.46 nm,纳米颗粒的表面效应使得该催化剂具备较大的比表面积,暴露出大量的活性位点和高活性的MnO_2(110)晶面,同时,高Mn^(4+)比例和更多的化学吸附氧以及适宜的表面酸强度和酸量也是15%-MnO_x/SAPO-34-350℃催化剂呈现最佳低温SCR活性的重要原因.

单斜相纳米氧化锆基低温SCR催化剂脱硝机制研究

以纳米m-ZrO2为载体,用浸渍法制备出MnOx-CeO2/m-ZrO2催化剂,考察反应温度、活性组分负载量对催化剂NH3-SCR脱硝活性影响,探讨催化剂表面织构特征,分析催化剂脱硝活性机制.结果表明,在低温脱硝温度范围,提高反应温度、增加活性组分负载量,有利于催化剂脱硝效率的增加.110℃时,2.5%MnOx-CeO2/m-ZrO2脱硝效率为55.5%,15%MnOxCeO2/m-ZrO2脱硝效率达93.5%.XRD、BET、XPS、H2-TPR表征结果表明,催化剂表面具有良好的氧化还原能力,表面织构对脱硝反应有利.NH3-TPD测试显示,MnOx-CeO2/m-ZrO2催化剂的脱硝反应机制为:NH3吸附在催化剂表面的Lewis酸性位和Brnsted酸性位上,通过反应生成相应中间产物NH2NO或NH4NO2,中间产物进一步分解最终转变为N2和H2O;催化剂总脱硝反应效率中,在Lewis酸性位上的脱硝反应占比较大.

改性MnO_x-CeO_2/石墨烯催化剂的低温SCR脱硝性能

通过水热法分别制备Co掺杂及Ti掺杂的Mn-Ce/石墨烯催化剂,并通过X射线衍射(XRD),X射线光电子能谱(XPS),拉曼(Raman)光谱,H_2程序升温还原(H_2-TPR)及NH_3程序升温脱附(NH_3-TPD)等表征手段对两种催化剂分别进行结构和理化性质的分析。再通过对比两种催化剂去除NO_x的催化活性,N_2选择性与抗硫性可知,Co掺杂Mn-Ce/石墨烯催化剂在低温情况下有较高的催化活性,并且很好地改善了Mn-Ce/石墨烯催化剂的N_2选择性及抗硫性。

水热法制备铁锰催化剂脱硝性能及抗水抗硫性能研究

采用水热法制备了MnO_x-FeO_y催化剂,在固定床模拟燃煤烟气气氛下考察其脱硝活性,并研究催化剂的抗水抗硫性能;采用XRD、BET、TEM、TG、XPS和H2-TPR技术对催化剂进行了表征.结果表明,一步水热法制备的MnO_x-FeO_y(Fe/(Fe+Mn)=0.5)催化剂,在80℃时NO_x脱除率为90%,120℃脱硝效率达到99%.表征发现一步水热法合成的催化剂Mn和Fe之间存在较强的相互作用,Fe的掺杂可降低锰的起始还原温度,促进低温NH_3-SCR反应.且其较大的比表面积以及较低的晶化程度使其具有较高的催化NO_x活性.采用液相沉积-两步水热法制备的催化剂Fe/(Fe+Mn)=0.5HT在温度区间为150~250℃内,NO_x脱除效率达到98%以上,同时该催化剂表现出较优的抗水抗硫性能,10%H_2O和0.6%SO_2同时作用8 h,NO转化率仍维持在73%左右,优于一步水热法合成的催化剂,且经500℃活化再生后,催化剂活性可基本恢复.这可能是由于Fe/(Fe+Mn)=0.5HT催化剂中,FeO_y分散在MnO_x表面,减少了硫酸铵盐和硫酸锰的沉积,提高了催化剂抗硫抗水性能.