低SO_(2)氧化率钒钛基选择性催化还原脱硝催化剂研究进展

选择性催化还原(SCR)脱硝技术是目前烟气氮氧化物控制最主流的技术。商用SCR催化剂主要由V 2O 5-WO_(3)(MoO_(3))/TiO_(2)组成,其中V 2 O 5不仅对烟气中的氮氧化物有催化还原作用,同时也能促进SO_(2)的氧化,导致硫酸铵盐的生成,进而造成催化剂孔道堵塞,活性位点减少,使催化剂活性降低,脱硝效率下降。基于此,主要探讨了钒钛基SCR催化剂对SO_(2)的氧化机理及其研究进展,总结了国内外降低钒钛基SCR催化剂SO_(2)氧化率的一些主要措施,并对此进行了分析和讨论。

铈基催化剂用于CO选择性催化还原NO_(x)的研究进展

CO选择性催化还原NO_(x)技术(CO-SCR)是利用烟气中CO作为还原剂,将NO_(x)还原为N_(2);与目前普遍应用的氨选择性催化脱硝(NH_(3)-SCR)相比,避免了氨还原剂的使用及逃逸等问题,且同时脱除CO和NO_(x)大气污染物,极具应用潜力。稀土金属铈氧化物因其优异的氧传递能力,可作为载体或助催化剂有效提高COSCR催化反应性能。本文系统比较以氧化铈(CeO_(2))作为载体和活性组分的两大类催化剂体系的CO-SCR脱硝性能,探讨烟气成分(O_(2)、SO_(2)和H_(2)O)对铈基催化剂CO-SCR活性的影响,揭示了催化剂的构效关系;并且归纳总结了铈基催化剂上CO-SCR可能的反应机理。可通过载体改性、活性金属掺杂、形貌调控、制备条件优化等手段,开发具有较宽反应温度区间及抗氧抗硫性能的铈基CO-SCR脱硝催化剂。

船用选择性催化还原脱硝催化剂涂覆工艺研究进展

氮氧化物(NO_(x))是船舶排放的主要污染物。选择性催化还原(SCR)技术已成为国际上船舶废气处理系统的主流方案,催化剂是该技术的核心部分,其中涂覆式催化剂被广泛应用于移动源大气污染物治理。综述了涂覆式SCR催化剂的载体选择及预处理方式、催化剂制备工艺,重点论述了常见催化剂制备过程中加入的浆料助剂及浆料的颗粒粒径、含固量和pH等因素对涂覆效果、脱硝性能的作用和影响,以期为涂覆工艺的优化提供一定的理论支撑和研究思路。

CuCoCe-LDH催化剂的C_(3)H_(6)-SCR脱硝特性

采用水热法一步合成一系列的Cu_((x))Co_((y))Ce_((z))-LDH前驱体,煅烧后形成Cu_((x))Co_((y))Ce_((z))O混合金属氧化物催化剂,在固定床微反应器上实验研究了其C3H6选择性催化还原NO的性能(C_(3)H_(6)-SCR)。得益于Cu、Co、Ce之间强大的协同作用,Cu((0.21))Co((0.48))Ce((0.31))O在225℃时达到95%的NO转化率和90%的N_(2)选择性。此外,运用ICP、XRD、TEM、XPS、H_(2)-TPR等表征来研究其物理化学性质和催化还原能力之间的关系。XRD结果表明,Cu、Co、Ce之间形成了固溶体,促进了活性金属的分散。XPS和H_(2)-TPR进一步证明Cu和Co之间发生了氧化还原反应,促进氧空位的形成,从而提升其催化还原性能。

选择性催化还原系统尿素分解研究进展

选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)技术是降低柴油机氮氧化物(NO_(x))排放的有效手段,而在柴油机urea-SCR系统中,尿素分解在NO_(x)还原过程中起着重要作用。阐述了尿素分解的研究现状,重点讨论了副产物的反应路径和反应温度。分析了催化剂对尿素分解的催化作用,总结了减少沉积物的4种措施。提出了未来技术改进的3个方向:研究实际工况下的详细反应机理;使用详细分解机理进行数值模拟同时降低时间成本;使用催化剂提高中间体的反应速率。

碳基催化剂低温SCR脱硝研究进展

低温脱硝是目前脱硝领域研究热点,开发低温条件下(<300℃)高效、稳定的选择性催化还原(SCR)催化剂是关键。碳基材料具有发达孔隙结构和高比表面积,能够为活性催化组分的负载提供空间和表面支撑,碳基催化剂低温脱硝技术具有广阔的发展和应用前景。介绍了低温脱硝反应机制和常用碳基材料,分析了影响碳基催化剂低温脱硝性能因素,从预处理增强含氧官能团、活性组分提升脱硝性能、合理煅烧方式强化脱硝性能、抗中毒维持脱硝性能稳定4个方面,详细总结了碳基催化剂的研究进展,提出了今后的发展方向和建议。

铁基分子筛SCR反应组分沿催化剂轴向分布的数值模拟

建立铁基分子筛催化剂NH_(3)-SCR催化反应动力学模型,用来预测催化剂的NO_(x)还原性能和研究SCR反应组分的轴向分布,该模型包括NH_(3)吸附与脱附、NH_(3)氧化、NO氧化、NO_(x)还原及N_(2)O生成反应.结果表明:模型能较好地预测SCR反应中各组分浓度在催化剂轴向空间的变化规律;Fe基分子筛催化剂对物质的量n(NO_(2))/n(NO_(x))较为敏感,最佳n(NO_(2))/n(NO_(x))为0.5;受NH_(3)抑制效应影响,当温度低于300℃时SCR反应活性较低,但是当温度高于400℃时SCR反应活性较好.此外,发现Fe基分子筛催化剂SCR反应主要集中在催化剂的入口段和中间段,300℃、空速为60000 h^(-1)时在催化剂的前半段内可实现高达90%的NO_(x)转化率,催化剂出口段的利用率较低.最后,对模型的瞬态性能进行了考察,发现随着温度升高Fe基分子筛催化剂的瞬态响应可以得到改善.

催化剂结构对SCR脱硝性能影响分析

为评估新能源大规模并网下,煤电机组频繁调峰引起选择性催化还原(selective catalytic reaction,SCR)脱硝装置氨逃逸率的变化问题,通过MATLAB编程方法构建SCR脱硝三维数值模型,就催化剂结构参数对脱硝性能的影响进行了研究。结果表明:催化剂孔节距对脱硝效率及氨逃逸率影响显著,反应温度为629.15K时,催化剂孔节距从6 mm增加到12 mm,SCR脱硝效率由72.63%降到51.04%,氨逃逸率由9.76%上升到25.1%;SCR脱硝性能随催化剂长度增加而增强,反应温度为639.15 K时,催化剂长度从300 mm增加到1000 mm,脱硝效率由36.23%上升至69.05%;氨逃逸率由51.15%降低至8.90%。电厂负荷下降有利氨逃逸率降低,负荷从550 MW降低至330 MW脱硝效率由67.71%上升至73.28%,氨逃逸率由1.1%降低至0.14%。煤质劣化使氨逃逸率上升,煤质热值由16747.2 J下降至15491.16 J脱硝效率由71.14%上升至71.73%,氨逃逸率由1.47%上升至1.72%。

铜基催化剂电还原二氧化碳选择性的调控策略

在水系电解液中利用电能直接将CO_(2)还原成基础化学品为CO_(2)资源化利用提供了一种绿色可行的策略。铜是唯一能够高效地将CO_(2)还原成C^(2+)产物的金属催化剂,然而其催化产物多达16种,产物的多样性严重增加了后期产物分离的成本并大幅降低了整个电催化二氧化碳还原(eCO_(2)RR)系统的能量转换效率,是eCO_(2)RR走向工业化生产的一个重要瓶颈,因此对铜基催化剂进行合理的调控,以提高其对单一产物的选择性一直是研究的热点问题。经过30余年的发展,铜基催化剂的研究已经取得了巨大的进展,回溯近期铜基催化剂电催化CO_(2)还原领域的研究历程,本文综述了电催化二氧化碳还原的反应原理、反应路径和针对不同产物的调控策略,着重总结了提高铜基催化剂对单一产物选择性的设计策略和设计方法,最后展望了铜基催化剂面临的挑战和未来的发展方向。

V/TiO_(2)催化剂在SO_(2)气氛下的NH 3-选择性催化还原中低温中毒机理研究

研究了V/TiO_(2)催化剂在180、240、300℃含SO_(2)气氛下的NH 3-选择性催化还原(SCR)催化活性演变。结果表明,180℃下,V/TiO_(2)催化剂表面生成大量硫酸铵盐和少量硫酸氧钒,共同导致在8 h内脱硝效率从80.1%降至50.6%。原位漫反射傅立叶红外研究表明,中毒后V/TiO_(2)催化剂的艾列莱德列(E-R)反应路径被削弱,催化活性下降。随着反应温度升高至240、300℃,V/TiO_(2)催化剂表面生成少量硫酸铵盐和大量硫酸氧钒,但脱硝效率仍能维持在100.0%。

类水滑石衍生复合氧化物用作选择性催化还原脱硝催化剂的研究进展

综述了Cu系、Mn系等类水滑石衍生复合氧化物(LDO)用作选择性催化还原(SCR)脱硝催化剂的研究进展,重点分析了制备方法、金属改性、载体种类等对此类LDO催化剂脱硝效率、活性温度及抗水抗硫性能的影响。指出今后此类LDO催化剂的研发方向是:采用包覆、掺杂等方式改善催化剂抗水抗硫性能;利用涂覆、一体挤出等方式制备适用于较大处理量的成型催化剂。

中低温NH_(3)-SCR催化剂抗中毒与再生研究进展

中低温氨选择性催化还原(NH_(3)-SCR)氮氧化物(NO_(x))催化剂广泛应用于钢铁、焦化、陶瓷、玻璃、水泥、垃圾焚烧、燃气锅炉等非电行业.不同工况下,硫、酸、碱金属、飞灰等会导致SCR催化剂中毒.因此,如何制备抗中毒性能好的脱硝催化剂,并且有效再生失活SCR催化剂一直是研究热点.本综述针对不同中低温SCR的工况,对比总结脱硝催化剂的应用、抗中毒机制与再生方法,最后对中低温SCR脱硝催化技术进行展望.

MnO_(x)-CeO_(2)催化剂中元素价态对低温SCR还原NO_(x)性能的影响

采用具有MOFs结构的Ce-MOFs作为前驱体,制备了一系列不同Ce4+离子浓度的CeO_(2),然后负载MnO_(x)制备MnO_(x)-CeO_(2)催化剂,研究发现热处理工艺可以有效调控催化剂中Mn元素和Ce元素的化合价,从而调控催化活性。其中700℃焙烧的CeO_(2)载体负载MnO_(x)后经过300℃热处理制备的催化剂,具有最高脱硝活性,在150~200℃的温度区间NO_(x)转化率接近100%。X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、NH_(3)程序升温脱附(NH_(3)-TPD)、NO温度程序脱附(NO-TPD)等分析显示,在MnO_(x)-CeO_(2)催化剂上SCR脱硝反应主要遵循L-H路径,催化剂中的高浓度Ce^(4+)离子、Mn^(2+)离子和Mn^(3+)离子,有利于催化剂的低温SCR脱硝活性,而Mn4+离子并不是催化剂的最佳活性成分。

一种改性选择性催化还原催化剂及其对零价汞的催化氧化性能

利用溶液浸渍法制备了一种氯化铜改性的选择性催化还原（SCR）催化剂（Cu Cl2/SCR）。用X射线衍射（XRD）和X射线荧光光谱分析（XRF）等对Cu Cl2/SCR催化剂的结构进行了表征,在自制的催化剂活性实验台上,用模拟烟气对催化剂Hg0的催化氧化性能进行了研究。结果表明：催化剂中的Cu Cl2在高温（HCl＋O2）气氛中能＂可逆＂释放活性氯;Cu Cl2的引入显著提高了催化剂在低氯烟气（HCl浓度在0~81.5 mg/m3）中对Hg0的催化氧化效率;Hg0的氧化率随烟气中HCl浓度和催化剂中Cu Cl2负载量的增加而增加;烟气中的NH3和SO2能阻止Hg0在催化剂表面的吸附,导致Cu Cl2/SCR催化剂在SCR条件下对Hg0的催化氧化效率较纯氧化条件有所降低,但Cu Cl2/SCR仍保持了较高的Hg0催化氧化效率（可高达98%）;Cu Cl2/SCR催化氧化Hg0的机制为Mars-Maessen机制。Cu Cl2/SCR兼具较高的脱硝性能和Hg0氧化性,可用于低氯燃煤烟气同时脱硝脱汞。

活性炭改性整体催化剂上低温选择性还原NO_x

采用浸渍法制备活性炭改性整体催化剂（MnOx/AC／C），以NH3为还原剂，考察了反应温度、O2和NO体积分数等不同条件下低温选择性催化还原NOx性能，并采用XRD、TPD和BET等测试手段对催化剂进行表征．结果表明，MnOx在载体表面呈高度分散，堇青石负载了活性炭层和MnOx后，整体催化剂的比表面积增至88．7m。／g；NO吸附量显著提高，150℃NO转化率〉50％,NO转化率在220℃时达最大值97％，200-280℃均高于80％；在低温时提高反应气氛中的O2和NO体积分数均可明显提高NO转化率；在确保活性组分分散度的前提下提高MnOx负载量将利于进一步提高催化剂的低温催化活性；反应140h后整体催化剂炭层氧化损失率仅为1.25％，具有较好的稳定性．

选择性催化还原服役后催化剂活性及动力学实验研究

以NH3为还原剂,在选择性催化还原催化剂活性检测实验台上考察了典型催化剂服役前后在不同温度和氨氮比下的脱硝效率,分析了催化剂服役后的活性变化规律。采用E-R机制建立的速率方程对实验数据进行回归,得到了典型催化剂服役前后的表观动力学参数,并分析了催化剂失活的原因。研究结果表明:催化剂服役前后的脱硝效率和活性随温度的变化趋势一致,服役后催化剂的活性明显下降;催化剂服役前的脱硝表观活化能比服役后的小,催化剂服役前的表观指前因子比服役后的大,但催化剂服役前的NH3均衡速率常数的表观活化能和表观指前因子均比服役后的大。通过波纹板催化剂失活分析可以推断波纹板催化剂失活的主要原因是催化剂服役后活性成分的流失、灰分沉积造成堵塞以及灰分沉积后有毒元素对催化剂的毒害。

废烟气脱硝催化剂中TiO_(2)资源化回收实验研究

采用高温碱浸和酸洗的方法对废选择性催化还原(SCR)脱硝催化剂进行处理,研究碱浸和酸洗对催化剂各组分的浸出效果,考察温度对催化剂浸出行为的影响规律。结果表明,碱浸温度的提高促进V和W的浸出,210℃时V和W的浸出率分别为82.38%和74.92%。经高温碱浸和酸洗处理后,Al、Ca、Na等杂质的最高浸出率均可达98%以上,回收TiO_(2)的纯度较高,可用于生产新催化剂。高温碱浸会破坏催化剂的结构,有利于后续HCl处理对杂质的去除,除杂效果优于直接酸洗处理。高温碱浸过程中会生成Na_(2)TiO_(3),经HCl反应并水解后会形成新的TiO_(2)颗粒,形成更多的小孔,比表面积增大。

选择性催化还原脱硝催化剂失活研究综述

从催化剂的烧结、磨蚀、堵塞、沾污/遮蔽、中毒5个方面综述了选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)脱硝催化剂的失活研究现状,总结了催化剂的失活规律和失活机制。烟气中的飞灰对催化剂的影响是SCR烟气脱硝过程中的关键问题。根据SCR脱硝催化剂的具体应用情况,可以有针对性地通过优化锅炉运行、SCR脱硝系统的设计、催化剂的特性等来减缓催化剂的失活速率。

Fe对Mn/CeO_2-TiO_2催化剂低温NH_3选择性催化还原NO的影响

以锰氧化物为活性组分,CeO2-TiO2为载体制备了Mn/CeO2-TiO2催化剂.考察了Fe的加入对Mn/CeO2-TiO2的低温NH3-SCR活性的影响.并采用BET比表面积,H2程序升温还原(H2-TPR)和X射线光电子能谱(XPS)等手段对催化剂进行了表征.活性结果表明,Fe的引入显著改善了Mn/CeO2-TiO2的NH3-SCR活性,催化剂在113～250℃之间表现出良好的NO去除效率.表征结果表明,Fe的引入促进了锰物种在CeO2-TiO2表面的分散,降低了Mn-Fe/CeO2-TiO2中锰物种的还原温度.XPS分析指出Mn-Fe/CeO2-TiO2表面Mn以+4价存在,而Fe主要以+3价的Fe2O3存在,且Fe与载体表面间存在强相互作用.

用于NH_3选择性催化还原NO的非钒基催化剂研究进展

NH3选择性催化还原NO(NH3-SCR)技术在燃煤电厂烟气脱硝过程中有着多年的工业应用经验,也是最有望实际应用于柴油车尾气NOx催化去除的技术之一.鉴于目前工业化应用的V2O5-WO3(MoO3)/TiO2催化剂体系应用于柴油车尾气净化仍存在着诸多问题,开发新型、高效、稳定且环境友好的非钒基NH3-SCR催化剂体系成为NOx催化净化领域的研究热点.以分子筛催化剂(包括Cu基分子筛催化剂以及Fe基分子筛催化剂)和氧化物催化剂(包括Fe基氧化物催化剂、Mn基氧化物催化剂以及其他非钒基氧化物催化剂)为主线,综述了近年来国内外有关非钒基NH3-SCR催化剂的研究进展,较为全面地总结了该系列催化剂的NH3-SCR反应性能、活性中心结构、低温SCR活性改进、NH3-SCR反应机理、抗H2O或抗SO2性能改善以及工业化应用的可行性,并展望了该领域未来可能的发展方向和研究热点.