以TiO_(2)为载体的锰铈系低温SCR脱硝催化剂抗硫抗水性能研究进展

开发具有低温、高活性、高抗硫抗水性的NH_(3)-SCR脱硝催化剂成为目前广大学者的主要研究方向。锰铈催化剂因为其优异的低温活性而具有广阔的应用前景,但反应气氛中的SO_(2)和H_(2)O会使催化剂中毒。本文分析了以TiO_(2)为载体的锰铈基催化剂在低温氨选择性催化还原过程中SO_(2)和H_(2)O的中毒机理,重点从添加助剂和改变催化剂形貌两方面介绍了提高锰铈催化剂抗硫抗水性的研究进展。最后针对目前锰铈催化剂存在的问题对其研究方向进行了展望。

Cr改性VPO/TiO_(2)低温SCR催化剂脱硝及抗硫、抗水性能

为了促进钢铁工业烟气脱硝技术发展,本文采用浸渍法制备VPO-PEG-Cr/Ti催化剂,并对其低温脱硝活性、抗硫抗水性能进行测试。活性测试结果表明:当n(V)/n(P)(摩尔比)为5,Cr质量分数为2%,活性组分负载量为10%时,催化剂在150~350℃温度范围内的脱硝率达98%以上;当反应温度为200℃,烟气中含2600 mg/m^(3) SO_(2)、8%的H_(2)O时,催化剂的脱硝效率几乎没有下降。结合NH_(3)-IR分析可知,磷酸和Cr的添加增加了催化剂的表面酸性,抑制了SO_(2)的吸附及催化转化,PEG和TiO_(2)增大了VPO催化剂的比表面积,增加了活性位点的暴露量。FT-IR、TG结果表明,通硫通水测试后,在催化剂表面几乎没有硫酸盐沉积,催化剂呈现出良好的抗硫抗水性能。

低温SCR脱硝催化剂抗硫抗水性研究进展

为了研发在水和二氧化硫存在时具有良好脱硝效率,低二氧化硫转化率,能适应不同工况要求的低温SCR脱硝催化剂,总结了一些国内外高钒、铈基和锰基低温SCR脱硝催化剂及其抗硫抗水性研究成果,分析了目前低温SCR脱硝催化剂面临的主要问题。

Mn-Fe/USY催化剂的低温脱硝和抗中毒性能研究

以USY为载体,Fe和Mn复合氧化物为活性组分,通过等体积浸渍法制备了不同比例粉末状的Mn-Fe/USY催化剂,应用于脱硫除尘后的低温SCR脱硝。考察了活性组分含量对催化剂活性以及抗SO2和H2O中毒性能的影响。采用比表面积(BET)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和红外光谱(FTIR)等手段表征了反应前后催化剂的比表面积、固相结构、微观形貌及官能团结构。结果表明,7Mn-Fe/USY有较好的低温脱硝活性,在空速为10 000 h-1,氧气含量为5%(体积分数),反应温度为210℃时,脱硝效率可达到60%;有较好的抗水能力和抗SO2能力,但同时抗水抗SO2能力较差;同时H2O对催化剂的影响是可逆的,SO2对催化剂造成不可逆的失活。各种表征表明,Mn-Fe/USY催化剂有较大的比表面积,Mn Ox和Fe Ox呈无定形态均匀分散在载体USY上,载体表面有大量的Bronsted酸位和较多的活性中间产物。

SO_2和H_2O对CeO_2/TiO_2/堇青石催化剂选择催化还原NO_x性能的影响

采用浸渍法制备了以堇青石为基底、氧化铈为活性组分的整体式脱硝催化剂CeO2/TiO2/堇青石催化剂。通过与商业钒基催化剂(V2O5-WO3/TiO2/堇青石)的对比研究发现,CeO2/TiO2/堇青石催化剂表现出了优良的抗硫抗水性能,经过30 h抗硫抗水实验,CeO2/TiO2/堇青石催化剂的氮氧化物转化率仍能保持在70%以上,仅下降了5%。BET、XRD、FT-IR和TG表征结果表明,在含硫含水气氛中反应时,CeO2/TiO2/堇青石和V2O5-WO3/TiO2/堇青石催化剂表面均有硫酸铵盐的生成,且前者的生成量明显低于后者。NH3-DRIFT分析结果表明,在含硫含水气氛中两种催化剂表面Brnsted酸性都被增强,而Lewis酸性有所减弱。进一步的XPS分析结果表明,烟气中的SO2+H2O会使催化剂表面Ce4+向Ce3+发生转化,从而导致化学吸附氧含量增加,这是CeO2/TiO2/堇青石催化剂具有优良抗硫抗水性能的重要原因。

有氧条件下CO选择性催化还原NO_(x)的研究进展

介绍了近年来有氧条件下CO选择性催化还原(CO selective catalytic reduction,CO-SCR)催化剂的研究现状,重点介绍了Ir基、Pd基、Cu基、Co基催化剂的研究进展,分析了载体种类、助剂和活性组分掺杂量等因素对催化剂活性的影响.简述了H_(2)O和SO_(2)对催化剂活性的影响,并介绍了CO-SCR的反应机理,为提高CO-SCR催化剂抗氧性提供参考.最后指出,O_(2)在催化剂表面的反应机理、SO_(2)和H_(2)O对催化剂的毒害机理是今后有氧条件下CO-SCR可能的研究方向.

改性沸石咪唑催化剂的NH_(3)-SCR催化性能研究

通过微波法合成了沸石咪唑骨架结构材料ZIF-7,并以ZIF-7为前驱体制备了CuCe@ZIF-7催化剂。通过固定床实验平台测试了制备条件、反应温度、催化剂用量、SO_(2)、H_(2)O等实验条件对催化剂NH_(3)-SCR催化性能的影响,通过XRD、SEM、XPS、TG等表征研究了CuCe@ZIF-7理化性质,并通过in situ DRIFTS研究了催化剂的反应机理。

锰铈系低温SCR脱硝催化剂的研究进展

综述了负载型和非负载型锰铈催化剂的低温SCR脱硝性能,着重阐述了制备方法、制备条件以及助剂掺杂改性等对不同载体负载型低温催化剂脱硝性能的影响。在此基础上,介绍了锰铈低温SCR催化剂催化还原氮氧化物的反应机理及反应动力学,并探讨了SO2和H2O对锰铈低温SCR催化剂的毒化作用。最后针对目前存在的问题对锰铈系低温SCR催化剂的研究方向进行了展望。

过渡金属型锰基低温NH3-SCR脱硝催化剂研究综述

综述了一元至多元过渡金属与锰的复合氧化物和负载型过渡金属与锰基催化剂的低温脱硝性能,着重阐述了在不同活性组分下,制备出不同结构的过渡金属催化剂对脱硝活性的影响。分析总结了过渡金属催化剂在低温NH3-SCR中的反应机理及其抗水抗硫性能,最后,针对过渡金属催化剂存在的问题,展望了该领域未来可能的发展方向和研究热点。

CuFe_(2)O_(4)催化剂的制备及其NH_(3)-SCR催化性能研究

通过微波法合成了金属有机骨架材料Cu-MIL-101(Fe),然后以此为前驱体煅烧制备了CuFe_(2)O_(4)催化剂,并考察了反应温度、催化剂用量、空速、SO_(2)、H_(2)O等因素对催化剂NH_(3)-SCR催化性能的影响。测试结果表明CuFe_(2)O_(4)催化剂可以在250~450℃的宽温度区间保持90%以上的脱硝效率,反应前后催化剂无明显变化,同时in situ DRIFTS光谱结果表明,CuFe_(2)O_(4)催化剂在脱硝过程中同时存在L-H以及E-R两种反应机理。

Comprehensive understanding of the superior performance of Sm-modified Fe_(2)O_(3)catalysts with regard to NO conversion and H_(2)O/SO_(2)resistance in the NH_(3)-SCR reaction

Sm-doped Fe_(2)O_(3)catalysts,with a homogeneous distribution of Sm in Fe_(2)O_(3)nanoparticles,were synthesized using a citric acid-assisted sol-gel method.Kinetic studies show that the reaction rate for NO_(x)reduction using the optimal catalyst(0.06 mol%doping of Sm in Fe_(2)O_(3))was nearly 11 times higher than that for pure Fe_(2)O_(3),when calculated based on specific surface area.Furthermore,the Fe_(0.94)Sm_(0.06)O_(x)catalyst maintains>83%NO_(x)conversion for 168 h at a high space velocity in the presence of SO_(2)and H_(2)O at 250℃.A substantial amount of surface-adsorbed oxygen was generated on the surface of Fe_(0.94)Sm_(0.06)O_(x),which promoted NO oxidation and the subsequent fast reaction between NO_(x)and NH_(3).The adsorption and activation of NH_(3)was also enhanced by Sm doping.In addition,Sm doping facilitated the decomposition of NH_(4)HSO_(4)on the surface of Fe_(0.94)Sm_(0.06)O_(x),resulting in its high activity and stability in the presence of SO_(2)+H_(2)O.

Cu、Fe氧化物催化剂与其改性分子筛催化剂在NH3-SCR技术的研究进展

NH3-SCR技术脱除燃煤电厂NOx污染物是目前国际上研究最成熟、应用范围最广泛的技术,该技术的核心——脱硝催化剂的选择,已经成为国内外工作者们的研究热点。鉴于V基脱硝催化剂的有毒、热稳定性差等缺陷,综述了近年来国内外有关Cu、Fe过渡金属氧化物催化剂以及其改性分子筛催化剂的研究进展,较为全面地总结了不同类型的催化剂的反应机理、反应温度、催化效率等。探讨了现有Cu、Fe氧化物催化剂以及改性分子筛中存在的中低温活性与抗硫、抗水性能等主要问题以及未来的研究方向。

Fe_2O_3添加对钛基SCR催化剂表面硫酸氢铵分解行为的影响规律

采用共沉淀法合成了TiO_2及TiO_2-Fe_2O_3载体,并对硫酸氢铵与上述载体之间的相互作用及硫酸氢铵的具体分解行为进行了研究.结果表明,催化剂载体表面含硫官能团主要以双齿硫酸盐的形式存在,含氮官能团以铵根离子的形式存在.当硫酸氢铵沉积于催化剂载体表面时,由于硫酸根离子具有较强的电负性,Ti原子及Fe原子处于电子缺失状态.对于TiO_2载体,硫酸根离子主要与Ti原子相连;而对于TiO_2-Fe_2O_3载体,Ti原子及Fe原子均为硫酸根离子主要的附着位点.采用热分析方法及原位红外对硫酸氢铵在TiO_2及TiO_2-Fe_2O_3载体表面的分解行为进行了研究,发现铁氧化物的添加显著促进了硫酸氢铵在低温区间内的分解行为;与铵根离子相比,硫酸根离子具有更高的热稳定性.催化剂稳定性测试结果表明,铁氧化物的添加显著提高了低温抗硫抗水性能,为实现低温SCR技术的工业应用提供了理论基础.

电厂低负荷下V-W/TiO2基NH3-SCR催化剂的低温改性

在不改变工业催化剂制备工艺的基础上,通过改性提高工业V-W/TiO_2催化剂的低温活性。实验采用浸渍法,通过添加磷酸以及氧化铈来改性工业V-W/TiO_2催化剂,探讨了新型低温SCR催化剂的脱硝活性。并通过比表面积测试(BET),X射线衍射实验(XRD),吡啶红外实验,程序升温还原(H_2-TPR)等技术对催化剂理化性能进行表征。研究结果表明,1%磷酸添加量使催化剂表面的B酸以及弱酸含量大量增加,使催化剂向低温端降低了30℃;同时,在添加1%磷酸的基础上,添加不同含量氧化铈,提高催化剂的氧化还原性,发现添加8%氧化铈,使催化剂氧化还原性能显著增强,转化温度向低温再次降低了40℃。通过添加磷酸和氧化铈,使V-W/TiO_2催化剂80%转化温度从280℃降至220℃,同时具备了高抗硫抗水性。