VOCs催化燃烧的锰铈催化剂研究进展

催化燃烧是挥发性有机物(VOCs)的主要处理技术之一。锰铈催化剂因催化性能优异受到关注。从催化剂的活性影响因素和失活现象两部分对锰铈催化剂催化燃烧VOCs研究进展进行了综述。分析表明:锰铈催化剂T90在200~300℃内;催化活性受金属负载量、离子价态、氧化物结构影响;Cu、Sn等是提高催化剂抗中毒性的主要改性成分。

催化湿式氧化中锰铈催化剂的研究进展

催化湿式氧化技术是一种通过选用适当催化剂,处理高浓度、高毒性以及难生物降解有机废水的有效方法。以Mn、Ce为活性成分的催化剂,具有成本低,活性高、稳定性和选择性好等优点。因此,锰铈催化剂已成为国内外的研究应用的热点。本文评述了锰铈催化剂的制备方法及应用概况,研究了催化剂的失活机理,探讨了催化剂再生措施,以期对有关研究者提供一定的参考。

锰铈钛纳米管复合催化剂低温SCR活性和抗SO2性能研究

本文采用溶胶凝胶法水热法相结合的方法制备TiO2纳米管(TiNTs)为载体MnOx-CeO2为活性组分的MnOx-CeO2/TiNTs催化剂(记作MnCe/TiNTs)用于NH3-SCR反应。结果表明,水热温度为150℃、水热时间为24 h是MnCe/TiNTs催化剂水热阶段的最佳工况。MnCe/TiNTs催化剂具有优异的低温活性和较宽的温度窗口,在150~350℃范围内NO脱除效率达95%以上。一方面,归因于TiNTs的大比表面积能促进催化剂活性组分在其内外壁面高度分散,提高催化剂氧化还原能力;另一方面,TiNTs的量子尺寸效应能使催化剂活性组分中更多原子由晶相内部暴露于表面,增加催化剂表面活性位点;此外,TiNTs的毛细作用能使反应物分子进入其管道内部,增强催化剂对反应物的捕获能力,促进NH3-SCR反应。

锰铈系催化剂的脱硝及抗SO_(2)中毒性能研究进展

大气中氮氧化物(NO_(x))的浓度超过环境的自净能力会导致酸雨、光化学烟雾、臭氧层的破坏和富营养化等环境问题。且大气中的氮氧化物会参与空气污染物PM_(2.5)和O_(3)的形成,严重危害人类健康,破坏陆地生态系统和水生生态系统。氨选择性催化还原NO_(x)(NH_(3)-SCR)被认为是控制NO_(x)排放的最佳技术之一,该技术的关键是催化剂。介绍了大气污染物NO_(x)的来源、NH_(3)-SCR脱硝反应机理及催化剂的SO_(2)中毒机理,重点总结提高锰铈系催化剂抗硫性能的研究进展,旨在为设计新型抗硫中毒锰铈系低温NH_(3)-SCR催化剂提供科学依据。

陈化时间对铈锰碳烟颗粒物催化剂性能的影响

以硝酸铈和硝酸锰为原料,采用共沉淀法制备了系列铈锰催化剂,考察了陈化时间对催化剂性能的影响,并将其用于柴油车尾气中的碳烟颗粒物催化燃烧。结果表明,陈化时间对铈锰催化剂催化碳烟燃烧性能的影响显著。相对未进行陈化的催化剂,陈化7 h后催化剂活性曲线上的峰值温度降低了59℃,主要原因是陈化时间为7 h的铈锰催化剂表现出最佳的低温还原性能以及具有最多的表面氧物种吸附和脱附量,降低或增加陈化时间均对这两项关键指标产生不利影响。

飞灰改性载体负载锰铈脱硝催化剂的制备与表征

本文以改性垃圾焚烧飞灰为载体,通过优化后处理条件、锰铈负载量等工艺参数,制备出具有较高活性的脱硝催化剂。优化的制备的催化剂在温度为300℃、空速为32857 h-1时,脱硝效率达到93%。通过表征分析发现,改性飞灰载体比表面积大、孔道结构增多,催化剂具有以介孔为主的孔道结构,活性组分在载体表面高度分散,这些因素均有利于催化反应的快速进行,是催化剂具有较高脱硝活性的内在原因。

燃煤烟气条件下锰铈基催化剂对邻二甲苯催化氧化

燃煤烟气中有机污染物的排放逐渐引起重视。锰铈(MnCe)基催化剂被认为是一种低温高效、低成本的可应用于燃煤烟气污染物脱除的催化剂。本文通过浸渍法制备了MnCe基催化剂,通过物理化学表征和烟气模拟台架实验,研究了MnCe基催化剂配比、反应工况、烟气复杂组分(H2O、SO2、NH3、NO)以及典型污染物脱除过程(Hg0和NO催化转化)对催化脱除烟气中邻二甲苯行为的影响和规律。实验结果表明,Mn和Ce摩尔比为6∶4时催化剂脱除邻二甲苯效率良好。反应空速和MnCe负载量在低温下对催化脱除效率影响显著。烟气中H2O、SO2、NH3、NO等组分对催化产生抑制作用,但抑制程度与作用机理具有显著差异。MnCe基催化剂对烟气SCR脱硝与Hg0催化氧化皆具有较高效率,且受烟气中邻二甲苯影响较小;但受SCR气氛与Hg0抑制,邻二甲苯催化脱除反应效率明显降低。

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。

纳米锰铈/γ-Al_2O_3复合催化剂的制备及其对抗生素生产废水的催化湿式氧化处理研究

制备纳米级锰铈/复合γ-Al_2O_3催化剂,对催化材料的矿物相、微观形貌与成分、官能团组成等分析鉴定,将其应用到不同反应条件下催化湿式氧化处理抗生素废水的研究中,对其动力学过程进行分析。结果表明:Mn和Ce元素被负载在γ-Al_2O_3载体材料上;负载层以纳米级颗粒团聚体组成;该材料具有较强的热稳定性。催化湿式氧化对抗生素废水的去除效果大幅度增加,随着催化剂量的增加、反应温度的提高以及反应时间的延长,催化湿式氧化对抗生素废水的TOC与COD去除率逐渐提高,且催化湿式氧化去除效果均远远高于湿式氧化,190℃反应2 h的TOC与COD去除率均提升了近50%。湿式氧化与催化湿式氧化处理抗生素生产废水的反应过程符合一级动力学方程,催化湿式氧化可大幅度提高反应的速率常数。

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。

Fe修饰Mn-Ce/Al2O3-TiO2催化剂对NO氧化性能的实验研究

采用溶胶凝胶法制备了TiO2与Al2O3摩尔比为1∶4的Al2O3-TiO2复合氧化物载体,使用共浸渍法制备了Mn,Ce质量分数分别为10%和2%的Mn-Ce/Al2O3-TiO2催化剂,并通过添加不同质量分数的Fe对催化剂进行修饰。在固定床反应装置上进行了催化剂氧化性能的实验。结果表明:在空速为15 000 h^-1,氧气体积分数为8%时,Fe的添加能够显著提升Mn-Ce/Al2O3-TiO2催化剂的NO催化氧化性能,并在Fe质量分数为4%时,Mn-Ce-Fe(4)/Al2O3-TiO2催化剂的NO催化氧化活性最优,280℃时NO的转化率达到86%。H2-TPR实验结果显示,Fe的修饰使Mn-Ce/Al2O3-TiO2催化剂的还原峰大幅向低温方向移动,改善了催化剂的氧化还原活性。

钾掺杂三维有序大孔结构Mn_(0.5)Ce_(0.5)O_δ催化剂合成及其催化燃烧炭烟性能（英文）

柴油发动机是一种高效耐用的发动机,具有广阔的应用前景.但柴油车尾气中的炭烟颗粒吸附了许多有毒有害物质,也是城市PM2.5的主要来源之一,对人类生命安全造成极大威胁.因此,降低和消除柴油车尾气中的炭烟颗粒是柴油车尾气净化的重要任务.尾气后处理是炭烟颗粒进入大气环境前的最后一道程序,可有效控制柴油车尾气中炭烟颗粒排放.其中,催化净化催化剂是尾气后处理技术的核心.研究表明,炭烟颗粒催化燃烧是一个气-固-固三相深度氧化反应,因此开发新型催化剂体系,改善催化剂与炭烟颗粒的接触,提高催化剂的本征活性,对于研制高活性炭烟燃烧催化剂具有重要的实际意义.对于三维有序大孔(3DOM)结构催化剂,大孔有利于炭烟颗粒进入催化剂内部并与活性位点接触,而有序的孔道结构可以促进炭烟颗粒在催化剂孔道内传输.因此,将催化炭烟颗粒燃烧催化剂设计成3DOM结构,可促进炭烟颗粒催化燃烧,提高催化剂活性.研究表明,锰铈复合氧化物材料在炭烟颗粒催化燃烧中表现出比单一的锰氧化物和铈氧化物更好的性能.而将K与Ce和Mn形成复合氧化物,利用三者之间的协同作用,将可使K掺杂3DOM结构Mn0.5Ce0.5Oδ催化剂具有更高的催化活性.本文利用胶体晶体模板法成功制备了3DOM结构的Mn0.5Ce0.5Oδ复合氧化物,并采用简单的等体积浸渍方法成功制备了不同K担载量的K掺杂3DOM结构Mn0.5Ce0.5Oδ催化剂(K-MCO).表征结果表明,K-MCO催化剂具有贯通有序的大孔结构,但焙烧温度和焙烧时间会对大孔结构的规整性有一定影响;催化剂中K含量、焙烧温度和焙烧时间对K-MCO的晶型影响较大,催化剂中出现了一个新的晶相K2Mn4O8.另外,K含量、焙烧温度和焙烧时间对催化剂的氧化还原性能也有较大影响.评价结果表明,所制催化剂对炭烟催化燃烧均具有较高活性,其中20%K-MCO-4h催化剂活性最高,催化燃烧炭烟的T50(炭烟的最大燃烧峰值)为331 oC,CO2选择性为95.3%.催化剂的大孔结构效应以及K,Mn和Ce三者间的协同作用有利于提高催化剂催化燃烧炭烟的活性.另外,由于柴油车尾气排气口温度范围为175–400℃,而本文所制催化剂催化燃烧炭烟的温度低于400 oC,因此该催化剂可以在柴油车尾气排气口温度范围内进行炭烟催化燃烧.由于具有合成步骤简单、活性高以及成本低等优点,该催化剂在实际应用方面具有广阔前景.

复合载体负载型催化剂制备及其微波辅助催化氧化甲苯性能试验

将吸附材料分子筛粉末、吸波材料碳化硅粉末以及催化活性组分铜(Cu)、锰(Mn)、铈(Ce)盐溶液完全混合,通过制粒、煅烧后制得复合载体负载型催化剂;微波辐照条件下,应用该催化剂进行了甲苯废气的催化氧化性能试验研究.研究表明,复合载体负载型催化剂的优化制备条件为:高岭土为粘合剂,掺入3%的碳化硅,铜锰质量比为1︰1(各5%负载量),铈的掺杂量为1.67%,焙烧温度为500℃,焙烧时间为8h.反应温度210℃下,优化制备的复合载体催化剂催化氧化甲苯的转化率达95%,表现出良好的低温活性和催化氧化性能.

新型催化剂Mn-Sn-Ce/γ-Al_2O_3的制备及应用

采用溶胶-凝胶法制备出新型催化剂Mn-Sn-Ce/γ-Al2O3,采用TG-DSC,XRD,XPS,SEM,BET等方法对其晶相结构、形貌结构、活性组分形态、比表面积和孔结构进行了表征,并研究了该催化剂对反渗透浓缩炼油废水中酚类的降解效果及其稳定性。实验结果表明,制备的Mn-Sn-Ce/γ-Al2O3催化剂保持了载体γ-Al2O3的结构特征,Mn主要以β-MnO2形式存在;与改性前相比,复合金属负载改性后的γ-Al2O3粒子分散状况明显改善,粒子具有良好的孔结构,孔分布和孔之间的连接形式得到了改善;表面负载的Mn-Sn-Ce复合金属成分使其活性提高,对酚类的去除率可达97.54%,且改性后的催化剂能重复多次使用,具有良好的稳定性。

Al含量对Ce_(0.6)Mn_(0.4)O_(x)催化去除柴油机尾气碳烟颗粒物的影响

为了分析Al添加量对CeMnO_(x)催化剂催化碳烟活性和稳定性能的影响,用共沉淀法制备了系列(Ce_(0.6)Mn_(0.4))_(1-x)Al_(x)O_(x)(0≤x≤0.3)催化剂。低温氮气吸附-脱附结果表明,Al的添加可提升新鲜CeMnO_(x)催化剂的织构性能,并能在高温下保持一定的稳定,但织构性能并不是影响活性的关键因素。氢气-程序升温还原(H_(2)-TPR)结果表明,虽然加入Al会降低新鲜催化剂的氧化还原性能,但少量Al的加入(x=0.05)可以在800℃高温下稳定还原峰的总面积和第一还原峰的强度,从而有效抑制了高温下催化剂活性的下降。

Ru/Mn_xCe_(1-x)O_2催化苯甲醇液相氧化制苯甲醛

采用3种不同方法制备了Mnx Ce1-x O2载体,并通过负载Ru制得2.5%Ru/Ru/Mnx Ce1-x O2催化剂,考察了载体的制备方法、焙烧温度及n(Mn)∶n(Mn+Ce)对催化剂活性的影响.实验结果表明,由溶胶-凝胶法、n(Mn)∶n(Mn+Ce)=0.50、773K下焙烧制备的载体所制得的2.5%Ru/Ru/Mnx Ce1-x O2催化剂的活性最高,在333K下反应1h,苯甲醛产率达67.4%.XRD、N2物理吸附及SEM表征表明,该条件下制备的Mn0.5Ce0.5O2-sol-gel-773K载体具有完整的孔结构,较大的比表面积,且能够形成较多高分散的Ce-Mn-O复合氧化物.

CeO2-MnOx/CF对甲苯的催化氧化性能

为提高Ce基催化剂对挥发性有机物(VOCs)的催化氧化性能,采用超声辅助浸渍法制备CeO2-MnOx/CF复合氧化物催化剂,以甲苯为探针分子,考察制备条件和反应条件对催化剂甲苯催化氧化活性的影响,并采用扫描电子显微镜(SEM)、X线衍射分析仪(XRD)、全自动比表面积及孔隙分析仪(BET)等对催化剂的形貌结构进行表征。研究结果表明:CeO2-MnOx/CF催化剂比表面积高,孔容大,活性组分在载体上高度分散,双组分间具有协同催化作用;在铈锰物质的量比为2:3、活性组分负载量为14%(质量分数)、空速为22.5 L/(g·h)、甲苯初始质量浓度为1 g/L条件下,CeO2-MnOx/CF催化剂的甲苯催化氧化活性最高,228℃下2Ce3Mn/CF催化剂对1 g/L甲苯的催化降解率可达到90%。

电场与Mn_xCe_y催化剂在苯氧化反应中的协同效应及机理探究

挥发性有机物(VOCs)大量排放已成为日益严重的环境问题,为了实现VOCs的高效去除,本文采用自蔓延燃烧合成法制备了一系列锰铈复合氧化物催化剂,将稳恒直流电场引入典型VOCs气体苯的催化氧化过程,并基于不同电场条件下催化剂的理化性质表征结果进行机理分析.实验结果表明,Mnx Cey催化剂对含苯废气的去除有良好的效果,稳恒直流电场显著促进了催化剂的活性,其中Mn1 Ce3的催化性能最佳,电流为5 mA时,Mn1Ce3催化剂在155℃可达到50%的苯转化率,在202.4℃可达到90%的苯转化率,对应的转化温度T50和T90比传统方法分别降低了62.4℃和48.3℃,且电场中的反应活化能由52.32 kJ·mol^-1降低至32.31 kJ·mol^-1.根据实验现象及表征结果,发现协同效应与活性位点的快速持续再生及活性氧物种的转化有关,由此提出苯在Mnx Cey催化剂上的氧化机理及电场协同催化的反应模型.

SiO_(2)微球负载Mn-Ce基催化剂的SCR脱硝性能研究

以St?ber法制备SiO_(2)微球作为Mn基脱硝催化剂载体,对比分析Ce,Cu,Co,Ni掺杂改性效果,表明Ce掺杂的Mn1-Ce1/SiO_(2)具有较优的NO转化率和N_(2)选择性。对比分析了分别以氨水(AH)和六亚甲基四胺(HMTA)为沉淀剂制备的Mn1-Ce1/SiO_(2)和Mn1-Ce1@SiO_(2),其中Mn1-Ce1/SiO_(2)的NO转化率较高,而Mn1-Ce1@SiO_(2)的N_(2)选择性则明显更高。分析表明,Mn1-Ce1/SiO_(2)具有不规则颗粒和片层状结构,Mn1-Ce1@SiO_(2)则为核壳结构;Mn1-Ce1@SiO_(2)的BET比表面积、平均孔径和孔体积分别为118.9 m^(2)·g^(-1),12.6 nm和0.54 cm^(3)·g^(-1),表面Br?nsted和Lewis酸位点浓度分别为13.0和2.4μmol·g^(-1),均高于Mn1-Ce1/SiO_(2)。Mn1-Ce1/SiO_(2)表面Mn4+和Oα相对比例则分别为36.4%和58.9%,均高于Mn1-Ce1@SiO_(2)。Mn1-Ce1/SiO_(2)表面高含量的Mn4+和Oα提供了较强的催化氧化活性,使其获得高NO转化率,同时使NH3,NO_(x)过度氧化生成N_(2)O致N_(2)选择性降低;Mn1-Ce1@SiO_(2)表面Mn4+和Oα含量相对较低而比表面积和表面酸性较高,即保证了较高的NO转化又有良好的N_(2)的选择性。因此,高含量的Mn4+和Oα可通过提高催化反应速率而提高NO转化率,但N_(2)O生成比例同时增加,而高比表面积和表面酸性则通过提供更多的反应位点而提高NO转化率,并可较好地保持高N_(2)选择性。

SO_2对Zr掺杂Mn-Ce/GR催化剂低温脱硝性能的影响

通过水热法分别制备掺杂Zr、Sb、Sn和Si的Mn-Ce/石墨烯(Mn-Ce/GR)催化剂,考察了其在低温氨气选择性催化还原(NH_3-SCR)过程中对NO_x的去除效率和抗SO_2中毒性能。结果显示,掺杂Zr后,催化剂具有良好的低温脱硝活性,在120℃时,其NO_x转化率和N_2选择性分别达到97.26%和98.97%,且当进气中SO_2的体积分数为200×10^(-6)时,其抗硫性明显优于掺杂其他3种元素的催化剂,原因是硫酸盐在掺杂Zr催化剂表面的沉积速率有所减缓。通过Raman、XRD、HRTEM、SEM、BET、XPS、FT-IR、H_2-TPR以及NH_3-TPD等表征手段对掺杂Zr的Mn-Ce/GR新鲜催化剂和失活样品进行表征分析。发现,SO_2对掺杂Zr催化剂的毒化作用主要有4个方面:Oα大量减少,还原能力减弱;活性组分CeO_2含量减少,储氧能力减弱;催化剂表面Zr含量减少,酸性位点减少;硫酸盐和硝酸盐在催化剂表面大量沉积,减少了催化剂的比表面积。