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。

La_(1-x)Ce_(x)MnO_(3)-Ba/Al_(2)O_(3)催化剂对NO选择性生成NH_(3)的影响

为了实现碳中和目标,降低内燃机碳排放,稀薄燃烧技术成为了当前重要的研究方向.该技术不仅能提高发动机燃油热效率,还能有效降低CO_(2)排放.但是稀薄燃烧往往会伴随着大量氮氧化物的产生,为了解决该问题,采用LNT-SCR耦合的NO_(x)净化技术,此时LNT的作用是将排气中部分NO_(x)转化为NH_(3),为下游的SCR提供还原剂.基于此,制备了LNT催化剂,研究催化剂对NO选择性生成NH_(3)的影响.采用溶胶-凝胶法制备了La_(1-x)Ce_(x)MnO_(3)系列钙钛矿氧化物,并通过分步浸渍法得到了La_(1-x)Ce_(x)MnO_(3)-Ba/Al_(2)O_(3)负载型催化剂.利用XRD、H_(2)-TPR、NO-TPD等表征手段研究了钙钛矿氧化物的晶相结构,以及负载型催化剂的还原特性、NO_(x)吸附-脱附性能等物化性质,并且通过H_(2)选择性催化还原NO实验探究了催化剂掺杂Ce对NO转化成NH_(3)的影响.结果表明,Ce掺杂催化剂具有良好的NH_(3)产物选择性,并且显著提高了NO转化率.温度是NO转化和NH_(3)产物选择性生成的决定性因素,而H_(2)和NO体积比是NO转化和NH_(3)产物选择性生成的关键性因素.其中,La_(0.95)Ce_(0.05)MnO_(3)-Ba/Al_(2)O_(3)在低温下催化活性表现最佳,在350℃、H_(2)和NO体积比为5.0时NH_(3)产物选择性为65%,NO转化率为100%.此外,所制备的La_(1-x)Ce_(x)MnO_(3)都形成了钙钛矿型结构,而且Ce掺杂催化剂的大部分Ce离子可以进入到LaMnO_(3)结构中.在催化剂适量掺杂Ce后,H_(2)消耗总面积增大、还原峰的峰值温度降低,表明掺杂Ce改善了催化剂的还原特性;同时NO吸附和脱附面积增大,表明Ce掺杂改变了催化剂的NO_(x)吸附-脱附性能.

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。

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。

银基复合催化剂用于二氧化碳电化学还原性能研究

由可再生能源驱动的二氧化碳电化学还原是碳中和的有效途径,但二氧化碳电化学还原仍存在低选择性、低产率、低稳定性和过电位等问题。二氧化碳电化学还原的性能与催化剂的结构和组成密切相关,因此,设计高活性的催化剂对二氧化碳电化学的商业化应用具有重要意义。利用煅烧三聚氰胺制备的C_(3)N_(4)作为银纳米颗粒的载体合成均匀分布的Ag/C_(3)N_(4),用于提高二氧化碳电化学还原制备一氧化碳的活性。C_(3)N_(4)含有富电子氮原子,作为载体能够改性金属Ag的电子结构,从而优化复合催化剂的电催化活性;Ag纳米颗粒均匀分散在C_(3)N_(4)载体上可以提高活性面积、避免团聚,进而提高反应稳定性。研究结果表明,相比于Ag/C催化剂和纯Ag纳米催化剂,Ag/C_(3)N_(4)催化剂提高了电催化二氧化碳还原制备一氧化碳的选择性、反应速率和稳定性。在电流密度为100 mA/cm^(2)以上反应7 h后,一氧化碳法拉第效率仍维持在90%以上。

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%。

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。

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。

基于选择性催化还原法的火电厂烟气脱硝技术

为了降低火电厂烟气中的氮氧化物含量,减少环境污染,提出基于选择性催化还原法的火电厂烟气脱硝技术。首先,以TiO_(2)为催化剂,以氨水作为还原剂,设计选择性催化还原反应器。然后,在设计反应器时,为提高脱硝效率,提高烟气与还原剂的接触面积和混合均匀性,设置喷射混合器、气流控制装置。最后,启动脱硝过程,将还原剂喷射到烟气中,在催化剂的作用下将烟气中的NO_(x)转化为氮气和水蒸气,达到火电厂烟气脱硝目的。实验结果表明,在火电厂烟气脱硝中,选择性催化还原法的脱硝率更高,说明该方法具有可行性。

石墨烯复合载体催化剂在柴油车尾气NO脱除中的应用

氨气选择性催化还原法有利于柴油车尾气中NO的脱除,为适合柴油车尾气条件和温度,制备一种石墨烯和TiO_(2)复合载体的脱硝催化剂,通过NH_(3)-SCR催化活性评价、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、比表面积与孔隙度分析仪(BET)和程序升温还原(H_(2)-TPR)等表征得出以下结论:对于TiO_(2)载体催化剂,高含量的Ce有利于提高NH_(3)-SCR催化活性,并扩宽活性温度区间,活性组分Fe有利于其低温活性;对于石墨烯载体催化剂,活性组分Ce的催化活性更优越,但Fe更有利于高温活性;针对TiO_(2)和石墨烯复合载体脱硝催化剂,进一步扩宽了催化活性温度区间,改善催化剂反应过程中的粉化现象,但是催化活性略有下降,其中Fe0.1Ce0.4Ti/10%GR催化剂具有最优的NH_(3)-SCR活性,在220~450℃温度区间内NO转化率达到90%以上。

柴油机SDPF催化剂涂覆策略对NO_(x)排放特性和压降影响的仿真研究

为了满足日益强化的排放法规指标要求,柴油发动机业界开发了选择性催化还原捕集技术(SDPF)。SDPF将SCR催化剂涂覆在壁流式颗粒捕集器(DPF)载体上,通过催化还原过程,可以同时减少柴油机发动机排气中的氮氧化物(NO_(x))和颗粒物(PM),也解决了SCR原理中发动机排气门导致的温度过低排放控制困难的问题,可以显著改善冷启动下的NO_(x)排放。本文建立了一个仿真模型,并基于发动机台架试验数据对模型进行了标定,研究了SDPF催化剂不同的涂覆策略——催化剂涂覆量和催化剂涂覆比例,对柴油机排放性能和压降特性的影响。仿真结果表明:SDPF的压降随着催化剂涂覆量和涂覆比例的增加而增加,但是过量的催化剂涂层导致的压降过高会使NO_(x)转化效率下降;当催化剂涂覆量达到70g/L时, NO_(x)的转化效率最高;发动机处于低负荷工况时,当催化剂涂覆比例高于60%左右时, NO_(x)转化效率更高。

表面应力介导的碳基Pt纳米催化剂用于硝基芳烃的高选择性加氢

苯胺衍生物是合成药物、杀虫剂、颜料和染料等化工原料的重要中间体,其主要由硝基芳烃选择加氢制得.该反应通常在较高的温度和压力下进行,尤其是底物中含有其他官能团(如卤素、醛、酮和酯等)会因脱卤和过度加氢造成产物的选择性下降,其原因可能是-C-X和-C=C双键比-NO2基团具有更高反应活性以及它们在催化剂表面的不同吸附强度和构型.因此,含竞争官能团的硝基芳烃定向转化从根本上取决于高选择性加氢催化剂的合理设计与制备.为实现含有可还原性基团的硝基芳烃高选择性加氢,研究人员开发了多种方法来构建Pd、Pt基非均相催化剂,如有机分子修饰金属表面、产生载体氧空位、降低金属颗粒组装体尺寸、构筑核壳结构复合材料以及与第二种金属形成合金/金属间化合物.本文采用一种简便可放大的热还原策略合成具有高选择性和稳定的表面应变铂基纳米催化剂(Pt NPs).通过溶剂热法制备Pt/OCNTs预催化剂,然后在H_(2)气氛下对其进行高温处理获得目标催化剂.在该过程中,Pt NPs尺寸稍微增加且被迁移的碳原子覆盖,碳原子源自CNTs载体.Pt NPs外围保护性碳层可有效抑制其聚集和浸出,有望提高催化剂的选择性和稳定性.结合球差校正透射电子显微镜、X-射线吸收精细结构谱和X-射线光电子能谱分析,在退火过程中发现Pt NPs和CNTs载体之间存在较强的金属-载体相互作用(SMSI),进一步升温后Pt NPs表面的部分碳涂层被蚀刻成碳原子,并在Pt NPs表面诱导产生压缩应变.因此,Pt/OCNTs催化剂的热还原处理成功地诱导了Pt NPs和CNTs载体之间的SMSI效应以及Pt NPs的压缩应变.将制备的催化剂用于硝基芳烃底物的选择性加氢,结果表明,表面应变的Pt/CNTs-800H(在氢气气氛中,800℃热处理)催化剂对苯乙烯和硝基苯混合物及4-硝基苯乙烯加氢的化学选择性几乎完全反转,说明CNTs惰性载体在将Pt NPs从非选择性催化剂转化为对4-硝基苯乙烯高选择性加氢催化剂中起到关键作用.硝基芳烃加氢反应结果表明,经高温H_(2)处理后的Pt/CNTs-800H催化剂的加氢选择性显著提高且对4-溴硝基苯加氢具有较好的循环稳定性.同时,该策略也适用于5wt%Pt/C和Pt/rGO催化剂,证明本文处理方法在碳基催化材料中的良好普适性.综上,本文不仅发现Pt NPs和CNTs之间存在SMSI效应,而且为制备具有压缩应变的Pt NPs提供了一种新途径,为解决Pt基非均相催化剂选择性差和稳定性低等问题提供一定参考.

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.

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。

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．

选择性催化还原脱氮催化剂的再生及其应用评述

介绍了选择性催化还原(SCR)原理,分析了SCR反应过程中催化剂钝化4种主要原因,总结了目前国内外常用的几种催化剂的失活再生技术,如水洗再生、热再生、热还原再生、酸液处理再生、SO2酸化热再生,同时对酸液处理再生技术进行实验评价。评述了催化剂再生方法的实际应用。

钾盐对V_2O_5/TiO_2催化剂NH_3选择性催化还原NO反应的影响

钾在中国燃煤和生物质烟气中以钾盐——硫酸钾和氯化钾的形式存在。文中采用静态N2物理吸附、程序升温表面反应(temperature-programmed surface reaction,TPSR)、傅里叶变换红外(Fourier transform infrared,FT-IR)光谱和催化活性评价的方法,研究了钾盐对V2O5/TiO2催化剂上NH3选择性催化还原NO反应的影响。结果表明,钾盐使V2O5/TiO2催化剂活性降低。随着钾盐在催化剂上负载量的增加,稳定的NO脱除温度窗口逐渐变窄,当K与V物质的量之比达到3.0时,该窗口消失。钾盐的掺入使催化剂表面活性位数量明显减少,但是并没有显著改变催化剂的反应性。催化剂失活的主要原因是K优先配位在催化剂表面的Br￠nsted酸性位上,中和了Br￠nsted酸性位酸性,使Br￠nsted酸性位上吸附的氨减少。

富氧条件下氮氧化物的选择性催化还原 Ⅰ.Ag/Al_2O_3催化剂上C_3H_6选择性催化还原NO的性能

利用自行研制的全自动催化剂活性评价装置和原位漫反射红外光谱仪 ,分别考察了Ag的负载量和形态、氧浓度及水蒸气添加对Ag/Al2 O3 催化剂上C3 H6选择性催化还原NO性能的影响 .结果表明 ,Ag的最佳负载量为 4 %～ 6 % ,此时粒径为 15nm左右的银簇粒子均匀地分散在Al2 O3 载体表面 .在GHSV =5 0 0 0 0h-1和θ =4 30～ 5 5 0℃条件下 ,4 %Ag/Al2 O3 上NO转化率可达 90 %以上 .反应过程中有机含氮化合物及NO2 的生成 ,导致NO和NOx 转化率间产生差异 .当氧浓度为 7%时 ,催化剂对NO选择性还原的催化活性最高 .水的添加阻碍了活性中间物种NCO及其前驱体的形成 。