响应面模型用于Beta分子筛催化剂蜂窝状整体式成型的研究

Beta分子筛由于具有独特的三维十二元环孔道结构,可提供更多活性组分附着位点,是在实际应用中具有优异性能的工业催化剂。在工业使用中,蜂窝整体式催化剂具有通量高、流场均匀、压降小、不易堵塞的优点,是气固或者液固催化反应的最优解决方案。但由于Beta分子筛吸水率高,收缩率大,导致蜂窝成型困难,严重限制了Beta分子筛的工业应用。基于此,选择拟薄水铝石(SB粉)为黏结剂、硝酸为胶溶剂、田菁粉为助挤剂,在水粉比为0.6的条件下制备一系列蜂窝整体式成型Beta分子筛催化剂,基于响应面法,评价了各原料的配比对蜂窝整体式催化剂机械强度的影响,得到了催化剂的机械强度与3个因素(黏结剂用量、胶溶剂用量、助挤剂用量)之间关系的二阶多项式近似模型函数。将试验结果与预测值进行对比,证明了预测模型的可靠性,并利用该模型找到最优的Beta分子筛蜂窝成型条件为SB粉质量分数36.1%、硝酸质量分数8.4%、田菁粉质量分数4.7%。

氮掺杂钒钛蜂窝式催化剂低温脱硝性能

为了提升催化剂的低温脱硝性能,利用挤出成型法制备了一系列氮掺杂钒钛蜂窝式催化剂,考察了氮掺杂量对催化剂低温脱硝性能的影响及其稳定性,并通过XRD、BET、SEM、XPS、H_(2)-TPR、NH_(3)-TPD和O_(2)-TPD等分析方法表征催化剂。结果表明:氮掺杂钒钛催化剂的低温脱硝性能显著提高,在140~200℃温度区间催化剂的脱硝性能良好,其中以氮钛摩尔比为0.2的催化剂具有最优的脱硝效果,并在200℃连续72h的稳定性测试过程中,表现出了良好的脱硝稳定性。氮掺杂能够使钒钛催化剂颗粒粒径变小,比表面积和孔容增大,表面V^(4+)和化学吸附氧O_(α)的比率增加,表面酸性位点数量增加,使催化剂表面NH_(3)吸附能力增强,氧化还原能力提高,促进了催化剂低温脱硝性能的提升。

煤矸石在堇青石蜂窝陶瓷催化剂载体中的应用与研究

董青石蜂窝陶瓷具有极低的热膨胀系数、较好的抗热震性、较高的化学稳定性,是优良的汽车净化器催化剂载体材料。煤矸石主要成分为SiO_(2)和Al_(2)O_(3),在陶瓷行业的利用一直是本领域研究的热点。以山西煤矸石为主要研究对象,通过对采用不同化学组成、粒度分布和微观形貌的煤矸石制备的堇青石蜂窝陶瓷载体样品热膨胀系数进行测定,考察了煤矸石对堇青石蜂窝陶瓷性能的影响。结果表明:不同化学组成的煤矸石制得的蜂窝陶瓷越接近堇青石的理论组成51.4wt.%SiO_(2)、34.9wt.%Al_(2)O_(3)、13.7wt.%MgO,热膨胀系数就越低。随着煤矸石颗粒越细,堇青石蜂窝陶瓷的热膨胀系数越低,选用250目煤矸石原料粉末时,热膨胀系数为1.662×10^(-6)℃^(-1)。采用微观形貌为片状的煤矸石粉末比用球形的煤矸石粉末制得的堇青石蜂窝陶瓷热膨胀系数更低。

MoO_(3-x)负载蜂窝状氮化碳的制备及其光热协同催化CO_(2)还原性能研究

在传统光催化CO_(2)反应中引入热能是提高转化效率的新方法。通过一锅法将含氧空位缺陷的MoO_(3)(MoO_(3-x))均匀负载在蜂窝状氮化碳(NCN)表面,成功制备出不同MoO_(3-x)比例的MNCN复合催化剂。通过X射线粉末衍射、扫描电子显微镜、紫外可见漫反射光谱、傅立叶变换红外光谱等手段对复合材料进行表征;在全光谱照射下,复合样品MNCN-1.0光热催化CO_(2)表现出优秀的性能,CO和CH_(4)的产率分别达到25.35μmol/(g·h)和1.80μmol/(g·h)。这是由于MoO_(3-x)独特的性质使其在全光谱反应中提高反应温度,促进温度场与光场的协同作用,提高了光催化的反应效率。

柴油尾气DOC催化剂Pt-Pd/CeO_2的活性和抗硫性

采用浸渍法制备了不同Pt、Pd比例的Pt-Pd/CeO2催化剂,考察了其催化氧化模拟柴油车尾气的活性,并测试了抗硫性。活性测试结果表明,Pt、Pd协同降低了催化剂的起燃温度,其比例对催化剂性能影响很大,其中,Pt0.2Pd0.8/CeO2催化剂在模拟柴油车尾气(丙烯(C3H6)、一氧化碳(CO)和一氧化氮(NO))中的催化活性最高;C3H6的t50降到170℃,CO的t50降到了150℃,显示了良好的Pt、Pd协同效应;H2-TPR表征和抗硫性结果分析表明,高比例Pt/Pd催化剂具有更多的表面活性氧,其相对数值与催化剂抗硫性能的关联度高,在催化剂硫酸盐中毒的条件下,更有利于催化反应的进行。

堇青石载体预处理对蜂窝状催化剂的影响

使用不同酸、碱溶液对堇青石蜂窝陶瓷载体进行了预处理,考察了载体酸、碱预处理对蜂窝状Fe-Mo/ZSM-5催化剂涂覆率及NO_x催化还原性能的影响,并采用XRD,NH_3-TPD和扫描电镜等技术对蜂窝状催化剂表面形貌、结构特征和表面酸性进行了分析.结果表明,载体经酸性和碱性溶液预处理后,蜂窝状催化剂的涂覆率和催化能力都提高,且酸溶液预处理的效果要优于碱溶液预处理.分析认为,这与酸溶液作用下堇青石结构受到一定程度的破坏,表面变得粗糙以及所制备的蜂窝状催化剂表面较多的弱酸位有关.

汽车尾气净化用蜂窝状催化剂的研究

采用菁青石陶瓷蜂窝做载体,用浸渍法制备了Pt-Pd-Rh负载型催化剂。试验结果表明,老化前,起燃温度为320～325℃;转化率可达CO:97.9%,THC:92.7%,NOX:99.1%。

蜂窝状V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂脱硝性能研究

实验室制备了蜂窝状V2O5-WO3／TiO2的脱硝催化剂，通过BET、XRD、SEM等方法对微观结构进行表征。在自制SCR活性试验台上测试各种运行工况（温度、空速比等）和烟气组成（[NH3]／[NO]、水蒸气等）对催化剂的脱硝活性、选择性、SO，的氧化率和氨逃逸量的影响。研究结果表明，自制蜂窝状催化剂在空速比小于3500h^-1、NH3／NO在0．9-1．0、温度320-420℃范围内的NO脱除率较高、SO2氧化率和氨逃逸量较低，基本达到工业应用的要求；低含量（低于2％）水蒸气可以提高高温段NO脱除率，而高含量的水蒸气对催化剂NO脱除具有明显的抑制作用，但水蒸气的加入会使NO脱除温度范围拓宽；由于催化剂自身含有较多的硫酸盐，未观察到SO2对脱硝反应有促进作用。

蜂窝状催化剂的制备及其性能评价

在实验室内对蜂窝状V2O5-WO3/TiO2基脱硝催化剂的组成及制备工艺进行了研究,介绍了催化剂的制备过程,包括制备条件、干燥和焙烧时间等,以及催化剂性能测试.微观结构表征和脱硝性能试验结果表明:制备的蜂窝状催化剂比表面积较大,机械强度较好;NO脱除率较高,选择性好;NH3逃逸量及SO2氧化率均能达到商业要求.

SCR脱硝系统蜂窝式催化剂性能评估及寿命管理

以某燃煤电厂选择性催化还原(SCR)脱硝系统蜂窝式催化剂为研究对象,在中试试验台上对不同运行时间下的催化剂脱硝性能进行了检测,评估了不同工况下的脱硝效率、氨逃逸量、SO2/SO3转化率等性能参数,并运用X射线衍射、X射线荧光光谱仪和氮气吸脱附等方法对催化剂进行了理化特性表征。结果表明:催化剂未发生因运行温度过高造成的烧结失活;运行过程中飞灰沉积造成的微观特性劣化是导致催化剂脱硝性能下降的主要原因。在此基础上给出了催化剂寿命管理建议,以期为电厂的运行管理提供参考。

蜂窝式SCR催化剂烟气脱硝试验研究

用模具挤出的方法制备了蜂窝式0.98%V2O5-9.65%WO3/TiO2的SCR脱硝催化剂,采用BET、XRD、SEM、XRF等方法对微观结构进行考察。在SCR脱硝试验装置上测试各种条件下催化剂的性能,并与结构类似的商业催化剂进行对比。通过试验发现,在空速比（SV）为4 000 h-1、NH3/NO=0.9-1.0、300-400℃范围内,自制催化剂的NO脱除率、SO2氧化率、N2O生成率和氨逃逸量,与商业催化剂相比性能接近,基本达到商业应用的要求。在水蒸气含量超过5%时对NO脱除率影响不大,因此催化剂适用于实际烟气。试验中未观察到SO2对NO脱除的促进作用。自制催化剂结构强度低于商业催化剂,有待进一步改进。

制备条件对蜂窝状V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂孔结构及活性的影响研究

采用挤出方法制备了蜂窝状V2O5-WO3/Ti O2催化剂,分析了造孔剂、煅烧温度对催化剂孔结构及活性的影响,并研究了催化剂抗H2O和抗SO2中毒的性能.结果表明：造孔剂有利于改善催化剂的孔结构,采用0.5%的造孔剂制备的催化剂可以得到较为适宜的孔结构,并可增加孔径为1-5 nm的孔容,有利于提高催化剂的反应速率;煅烧温度对催化剂的比表面积和Ti O2晶形有较大影响,并对成型催化剂的反应速率影响较大;在锐钛矿结构下,比表面积与一级速率常数成线性关系;煅烧温度在550℃时,催化剂比表面积最大,活性最高,在空速为4 500 h^-1、温度为300-400℃时,NOx的转化率可达到98%以上;在烟气中含10%H2O、0.1%SO2的条件下,催化剂活性仍然较高,NOx转化率高达99%.

选择性催化还原蜂窝状催化剂工业试验研究

以工业级药品为主要成分,制备选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)蜂窝状催化剂,利用工业试验台对其活性进行测试,取得了催化剂在真实烟气情况下,不同空速、催化剂用量、温度、氨氮比、NOx初始浓度等因素对催化剂活性的作用效果。文中真实烟气环境下SCR脱硝系统运行存在最佳工况范围:SCR反应塔入口温度360～390℃,出口温度330～360℃,氨氮比为0.85～1,空速在4000～6000h-1。此工况下,催化剂脱硝效率可以达到84%。催化剂的75%活性温度窗口为320～400℃,且峰值在380℃处取得。催化剂的脱硝效率随氨氮比变化明显,当氨氮比达到0.9时,催化剂脱硝效率超过80%。催化剂对NOx浓度适应性较好,NOx初始浓度在615～3485mg·m-3范围内,催化剂的脱硝效率始终保持在70%以上。

Pt/Al2O3涂层金属蜂窝催化剂的制备及其CO选择性氧化催化性能

将孔密度为400cells/in2的Fe-20Cr-5Al金属蜂窝基体经过高温氧化后,负载Al2O3涂层,再浸渍贵金属铂,制备出用于CO选择性氧化的Pt/Al2O3涂层金属蜂窝催化剂.金属蜂窝基体经过900℃高温氧化10h后,表面呈现钉针状结构,这种结构可以提高基体与Al2O3涂层的相容性.最佳的Al2O3涂层负载顺序为乳胶-溶胶-乳胶.在120℃时,Pt/Al2O3涂层金属蜂窝催化剂的CO选择性氧化反应活性和选择性分别为54.0%和42.5%,为相同条件下陶瓷蜂窝催化剂的1.7和1.4倍.

V_2O_5/CNFs/蜂窝状堇青石催化剂的结构控制及其烟气脱硝性能

采用化学气相沉积法,在涂层Al2O3的蜂窝状堇青石表面生长纳米碳纤维（CNFs）,通过负载V2O5催化剂,制成低温蜂窝状脱硝催化剂.采用SEM、TEM、XRD和XPS等分析方法,对所制催化剂的物化性质及其脱硝性能进行了分析.研究结果表明,当CNFs在堇青石表面的生长厚度为0.74μm时,所制CNFs/堇青石载体的压缩强度达34.46 MPa;在150~250℃范围内,V2O5/CNFs/蜂窝状堇青石催化剂表现出较高的低温脱除NO活性,其中当CNFs的生长量为12.5%、V2O5担载量为1%时,在250℃下NO的转化率达95%左右.

石墨烯负载Pt-Pd催化剂的制备、催化制氢性能及机理研究

以氧化石墨烯为载体,采用乙醇共还原法制备了石墨烯负载Pt-Pd双金属纳米催化剂,并将其用于催化碱性硼氢化钾(KBH_4)水解制氢研究.采用X射线衍射(XRD)分析和透射电子显微镜(TEM)等手段表征了催化剂的微观形貌和结构,发现当金属催化剂中Pt/Pd摩尔比为1∶1时,Pt-Pd双金属催化剂颗粒可均匀地负载于石墨烯载体表面,而且粒径比单金属催化剂和其它组成的双金属催化剂粒径更小,约为5.6 nm.将该催化剂用于催化碱性条件下KBH_4水解制氢实验,结果表明,金属催化剂的化学组成对其催化性能有明显影响,当Pt/Pd摩尔比为1∶1时其催化活性高于其它化学组成(Pt/Pd摩尔比为4∶1或1∶4)的Pt-Pd双金属催化剂,催化活性可达4380 mol_(H2)·mol_M^(-1)·h^(-1),比Pt单金属催化剂活性提高约52%,为Pd单金属催化剂活性的4倍.通过催化反应动力学研究发现,Pt-Pd双金属催化剂催化KBH_4水解制氢反应的活化能约为20.90k J/mol,催化剂具有较佳的耐久性,连续使用3次后催化效率仍可达首次催化反应效率的83%.利用密度泛函理论研究了催化剂催化KBH_4水解反应的机制,发现双金属纳米催化剂可以明显降低硼氢化物水解反应决速步骤基元反应的势垒,从而显著提高催化剂的催化活性.

NiO-MgO固溶体蜂窝催化剂部分氧化重整净化生物质气特性

采用分步浸渍法制备了NiO-MgO固溶体蜂窝催化剂,以60h连续重整实验,考察了不同临氧条件下MCM催化剂催化生物质气重整净化的性能。利用TG-DSC对催化剂的表面积炭进行了分析,采用GC、GC-MS等手段对生物质气组成及焦油转化产物进行了分析。结果表明:加入O2后进行临氧重整,可改善出口合成气的品质,H2/CO摩尔比较干重整时提高了10%左右。但当O2/fuel摩尔比超过0.127时,H2/CO摩尔比有所下降。O2的加入可明显提高催化剂的催化活性和稳定性,随着O2含量的增加出口合成气中的CH4含量降低,临氧重整条件下焦油的转化率较无氧条件时提高了5%,转化率达到99%以上。热重分析表明,O2含量的增加会减少催化剂表面积炭量。实验中添加从气化现场提取的生物质焦油,经检测焦油大部分转化为H2、CO及痕量轻质组分,且对干重整中难于转化的含氧有机化合物等转化更为彻底。

Pd/Ce/Al/蜂窝陶瓷催化剂制备方法的研究

本文应用溶胶-凝胶技术对蜂窝陶瓷表面进行涂层,然后负载活性组分,以CO氧化作模型反应,考察了催化剂干燥方法、浸涂原液类型以及助剂CeO2对汽车尾气净化催化剂活性的影响,并应用TPR、XPS等手段对其进行表征。由催化剂活性测试结果表明:干燥方法对催化剂活性影响不大,加入分散剂的氧化铝溶胶作浸渍原液的催化剂活性最高,同时活性评价实验结果还表明,加入CeO2作助剂的催化剂的活性明显提高,这可能是由于PdO与CeO2之间发生的协同效应所致,XPS谱图结果显示:CeO2与PdO之间存在协同作用,且Pd处于较高的氧化状态,这可能起因于从Pd到Ce的电子转移作用,Ce处于较低的还原状态,导致Ce-O键结合强度的降低。H2-TPR表征结果同样证实了PdO与CeO2之间存在协同效应,CeO2的引入,促进了PdO的还原,而PdO的存在降低了CeO2表面氧的还原温度,同时此现象也支持了XPS结论。

以堇青石蜂窝陶瓷为载体的新型钒氧化物脱氮催化剂研究

以TiO2 /Al2 O3 /堇青石蜂窝陶瓷为载体 ,以V2 O5 MoO3 WO3 为活性组分 ,用于氨法选择性催化还原烟气中NO的新型催化剂 ,并对该催化剂的活性性能和微观结构进行了评价和表征 .同时 ,将该催化剂的活性性能与其它几种活性组分相同但载体、制备方法、结构不同的催化剂进行了对比 .对比结果表明 ,该新型催化剂能取得最好的选择性催化还原氮氧化物催化性能 .BET、FT IR、XPS表征实验结果表明 ,其高催化活性得益于大比表面积及大孔体积 ,而TiO2 /Al2 O3 /堇青石蜂窝陶瓷载体及其制备方法对获得好的催化剂构型起了至关重要的作用 .

蜂窝状CuO/γ-Al_2O_3催化剂表征及其烟气脱硝性能研究

通过浸渍法制备了CuO/γ-Al2O3系列催化剂,在模拟烟气脱硝试验装置上考察该催化剂的脱硝性能,并利用比表面积分析仪(BET)、X射线衍射(XRD)对催化剂进行了微观表征分析,研究了CuO的负载量、煅烧温度及CeO2对催化剂表面性能及催化剂脱硝活性的影响。结果表明:随着负载量的增加,CuO的衍射特征峰强度随之增加;CuO负载量对CuO/γ-Al2O3催化剂的表面结构有较大影响,随着CuO负载量的增加,试样的比表面积和孔体积均呈减小趋势,而平均孔径略微增大;CuO/γ-Al2O3催化剂的活性较高,对NO选择性催化还原较为适宜;CuO负载量为7.5%,煅烧温度为500℃时催化剂的NO转化率最高可达91.4%,加入CeO2可使催化剂的NO脱除效率达到94.5%。