Mn-V-Ce/TiO_2低温催化还原NO性能研究

采用浸渍法制备了NH3选择性催化还原(SCR)NO新型催化剂Mn-V-Ce/TiO2,考察了操作条件对其活性的影响;通过NO、O2、NH3的暂态响应实验分析了在该催化剂上进行SCR反应的机理;对催化剂进行了FT-IR和TG分析,探讨了H2O、SO2对其活性的影响。结果表明,该催化剂具有很好的低温SCR活性,空速5 000 h-1、150℃下的NO转化率达99.2%。170℃下同时通硫、水后的350 min内,活性始终保持在98%;单独通入SO2时,中毒速率较快,但体积分数为8%的H2O对该催化剂的活性没有影响,转化率始终保持在98%以上。该催化剂能应用于不含SO2的燃气锅炉烟气和不含SO2的硝酸尾气等NOx工业废气的低温脱硝。

低温高活性NO氧化催化剂Mn-V-Ce／TiO2的制备与性能

采用浸渍法制备了新型NO氧化催化剂Mn-V-Ce/TiO2,考察了组分配比、载体种类、焙烧温度等制备条件和反应温度、NO进口体积分数、O2含量、空速等操作条件对其催化活性的影响,对载体和催化剂分别进行了BET和XRD分析.结果表明,10%Mn-3%V2O5-20%CeO2/TiO2在300℃焙烧6h得到的Mn-V-Ce/TiO2具有最佳催化氧化活性,NO体积分数500×10-6,O2体积分数10%;空速8000h-1、温度200℃或空速5000h-1、温度175℃条件下,出口NOx的氧化度(NO2/NOx)均达到50%～60%,NOx能取得最大的吸收效率;250℃、8000h-1时,氧化度可达74%;250℃、5000h-1时,氧化度可达86.6%.

SO_2对Mn-Ce/TiO_2低温SCR催化剂的毒化作用研究

考察了SO_2对Mn-Ce/TiO_2低温脱硝催化剂活性的影响,利用XRD、BET、SEM和XPS对其毒化作用的原因进行分析。结果表明,SO_2对催化剂活性有明显的抑制作用,使NO_x去除率由84%降至42%左右。主要是SO_2的加入造成催化剂比表面积减小,孔径为5-10 nm的孔数量减少,且催化剂晶相由锐钛矿型转化成金红石型结构,活性组分MnO_x发生晶化现象,破坏了Mn-Ti间的强相互作用。催化剂理化性质的变化造成吸附态氧转化为晶格氧的路径受阻、MnO_2含量减少和CeO_x储氧功能减弱,并且产生氧阻效应而使NO吸附和解吸受阻,造成催化剂活性降低。同时生成的硫酸铵盐在催化剂表面沉积,覆盖了催化剂表面的Lewis酸性位,使其对NH_3吸附能力减弱。

Mn-Ce-Fe/TiO2低温催化还原NO的性能

采用浸渍法制备了Mn-Ce-Fe/TiO2,研究了其组分配比、焙烧温度等制备条件和NO进口浓度、空速、O2含量、NH3/NO摩尔比等操作条件对Mn-Ce-Fe/TiO2上NH3低温还原NO活性的影响,并探讨了H2O、SO2对Mn-Ce-Fe/TiO2活性的影响.结果表明,Mn∶Fe∶Ce摩尔比为5∶2∶4、500℃下焙烧的Mn-Ce-Fe/TiO2在无H2O、SO2,NO体积分数为0.1%,空速为5000h-1,反应温度为130℃、O2含量为6%、NH3/NO摩尔比为1.1的条件下,NO转化率接近98%.Fe的加入大大提高了催化剂的单独抗水和同时抗硫抗水性能,130℃下,体积分数10%的H2O对该催化剂的活性基本没有影响,转化率保持在96%以上;通硫、水后的400min内,活性仅下降3%.单独通入SO2时,该催化剂中毒程度较深.该催化剂有望应用于基本不含SO2的燃气锅炉烟气和不含SO2的硝酸尾气等NOx工业废气的低温脱硝.

Ni,Co掺杂对Mn-Ce/TiO_2催化剂脱硝活性的影响

以Ti O_2为载体,采用浸渍法制备Ni或Co掺杂的Mn-Ce/Ti O_2催化剂,用于烟气的选择性催化还原法低温脱硝。考察Ni或Co的掺加对Mn-Ce/Ti O_2催化剂活性的影响,并对各催化剂进行了BET,XRD,H_2-TPR,XPS表征。实验结果表明:在NO,NH_3,O_2的体积分数分别为6×10^(-4),6×10^(-4),6×10^(-2),空速为16 000 h^(-1)的条件下,Mn-Ce/Ti O_2、Mn-Ce-Ni_(0.4)/Ti O_2和Mn-Ce-Co_(0.2)/Ti O_2催化剂的NO去除率在120℃时分别为38%,68%,74%,在150℃时分别为64%,92%,近100%,这表明掺加Ni或Co后Mn-Ce/Ti O_2催化剂的脱硝活性明显提高;在进气中加入体积分数为1×10^(-4)的SO_2后,Mn-Ce/Ti O_2催化剂的NO去除率在300 min内从98.2%下降至57.2%,而Mn-CeCo_(0.2)/Ti O_2和Mn-Ce-Ni_(0.4)/Ti O_2催化剂的NO去除率分别为73.9%和69.8%,这表明Ni或Co的掺加有助于提高催化剂的抗硫性能。表征结果表明:Ni或Co的掺加基本不影响Mn和Ce在载体Ti O_2上的分散;Ce元素以Ce^(3+)和Ce^(4+)价态存在,且主要为Ce^(4+);催化剂的比表面积变化不大;Mn O_x与Ce O_x的结晶度降低,催化剂的氧化还原能力增强。

Ce-TiO_2/硅藻土的制备、表征及其光催化活性

以硅藻土(KL)为载体,用溶胶-凝胶法将铈掺杂二氧化钛包覆在硅藻土上(Ce-TiO2/KL)。采用XRD、DRS、SEM对其进行表征,以250 W高压汞灯作光源,甲醛作为反应底物表征其光催化活性。结果表明:Ce-TiO2包覆在硅藻土颗粒上,并能在较高的煅烧温度(500℃)范围内保持锐钛矿晶体结构;随着铈掺杂含量的提高,J2Ce-TiO2/KL对可见光的吸收明显增强,有利于充分利用太阳光。由此可见,TiO2固定在硅藻土上时,铈掺杂不仅提高了其活性,还导致其激发波长红移,还有利于回收利用。

SO2和H2O对Mn-Ce/TiO2催化剂低温SCR活性的影响

采用溶胶凝胶法制备Mn-Ce/TiO_2低温SCR催化剂并考察其活性,研究了SO_2和H_2O对Mn-Ce/TiO_2低温脱硝催化剂的影响,并运用XRD、BET、SEM和FT-IR对中毒前后的催化剂进行表征。结果表明,催化剂在无SO_2和H_2O条件下具有良好的脱硝性能,在140℃时NO_x去除率达到84%。但若向模拟烟气中加入SO_2和H_2O,则随其体积分数增大对催化剂活性产生明显抑制作用。当H_2O的体积分数为5%、SO_2为700×10-6时,反应4 h后,NO_x去除率降为53%。H_2O对催化剂的抑制作用随H_2O的除去而消除,H_2O主要通过与NO_x的竞争吸附来抑制催化剂的活性。低浓度的SO_2对催化剂活性影响较小,SO_2体积分数为100×10^(-6)时,稳定后NO_x去除率仍能维持在80%以上,但较高体积分数的SO_2引起的催化剂失活不可自行恢复。SO_2毒化作用主要是引起了硫酸铵盐覆盖催化剂的表面活性位,以及造成活性组分MnO_x的晶化,并破坏了MnO_x与TiO_2间的强相互作用。H_2O和SO_2共同存在时,H_2O可以弱化SO_2对催化剂的毒化作用,主要因为H_2O与SO_2的竞争吸附作用而使SO_2对催化剂活性的影响减弱。

Ho掺杂对Mn-Ce/TiO_2低温SCR催化剂的脱硝性能影响

采用浸渍法制备了五种掺杂不同比例的Ho的低温选择性催化还原(SCR)催化剂Mn0.4Ce0.07Hox/TiO_2。研究了Ho的引入对于Mn-Ce/TiO_2催化剂低温脱硝性能的影响,并采用XPS、XRF、BET、XRD、NH3-TPD等手段对催化剂的物理化学性质进行表征。结果表明,掺杂适量的Ho能够有效提高Mn-Ce/TiO_2催化剂的低温脱硝性能,当Ho/Ti掺杂比例为0.1时催化剂Mn0.4Ce0.07Ho0.1/TiO_2活性表现最佳,在200℃左右催化效率达到最高,为91.17%,在140-240℃催化效率达到80%以上。结果表明,Ho的掺杂能够增大催化剂的比表面积,提高催化剂化学吸附氧的浓度以及Ce的附着量。

Ce掺杂TiO2-V2O5-WO3催化剂在水泥窑脱硝中的应用

以经Ce掺杂后的TiO2-V2O5-WO3催化剂为材料,在新型干法水泥生产线窑尾布袋除尘器后进行了低温选择性催化还原(SCR)脱硝中试试验。结果表明,掺杂Ce降低了TiO2-V2O5-WO3催化剂的起活温度。当烟气流量为10 000m^3/h(空速约5 000h^-1)、氨水流量为5L/h、烟气温度超过150℃时,脱硝效率可达50%以上。SCR脱硝系统中,5 000h^-1空速设计是可行的。Ce适宜作为TiO2-V2O5-WO3催化剂低温改性助剂。

水相法制备Ce-W@TiO_2催化剂的氨选择性催化还原NO(NH_3-SCR)活性和抗SO_2性能研究

采用水相法制备了Ce、W、Ti复合氧化物催化剂并用于氨选择性催化还原NO(NH_3-SCR)过程。TiO_2包裹型Ce-W@TiO_2催化剂表现出最佳的催化活性。205-515℃NO转化率超过90%。SO_2的存在造成所有催化剂低温段NO催化转化率的降低和高温段(425-540℃)NO催化转化率的升高,TiO_2@Ce-W表现出优越的低温抗SO_2性能。通过普通共沉淀法向Ce-W复合氧化物中引入Ti会导致催化剂表面W丰度、酸性位点的减少和低温NO转化率、耐SO_2性能的降低。通过水相法制备的TiO_2包裹型的Ce-W@TiO_2型催化剂,有利于表面W丰度、酸性位点、低温抗SO_2性能和催化活性的提高。

共掺杂Cu-Ce/TiO_2光催化降解室内甲醛气体的研究

采用溶胶-凝胶法制备Cu-Ce/TiO2纳米颗粒,在环境测试仓内进行甲醛的可见光催化降解实验,评估其光催化活性。正交实验结果表明:3个因素对其光催化效果影响的程度是Cu-Ce掺杂负载量>Cu-Ce摩尔比>烧结温度;在可见光条件下对甲醛气体光催化效果的优化方案为:Cu-Ce掺杂负载量3%,Cu-Ce掺杂摩尔比1∶1,烧结温度500℃。

Ce-TiO_2复合粉体晶相控制与光催化性能研究

为了系统研究Ce-TiO2的晶相形成规律及其对光催化性能的影响,本文采用Sol-gel法制备了Ce-TiO2复合粉体,使用XRD、XPS等手段分别对其结构和性能进行了分析表征,研究了Ce4+添加量、烧结温度、保温时间对样品晶相的影响,阐述了Ce-TiO2晶相的形成规律及机理,并进行了光催化降解实验.结果表明:Ce4+添加量在1%～16%之间时,样品为Ce掺杂型TiO2;Ce4+添加量在16%～48%之间时,样品为CeO2-TiO2复合体系;Ce4+添加量大于48%以后,TiO2成为无定型态.其中,锐钛矿相TiO2结晶所需的烧结温度在510～680℃之间;金红石相TiO2结晶所需的烧结温度在680℃以上.保温时间能改变晶型的完整度.在可见光激发下,当样品TiO2中锐钛矿相和金红石相的含量比例为3∶1时,对甲基橙降解率达到最高(79.7%).

Ce-Mn/TiO_2低温SCR脱硝催化剂成型工艺中添加剂的影响实验研究

以Mn/TiO2为基底的低温选择性催化还原(SCR)催化剂已在实验室研究中取得了良好进展,但目前针对该催化剂的成型化研究还相对缺乏。研究了成型工艺中添加剂对Ce掺杂Mn/TiO2催化剂(Ce-Mn/TiO2)的物理性质及其低温SCR反应活性的影响。实验结果表明,适量的甘油可以起到润滑作用,有利于降低塑性膏体的外部黏性及挤出成型;添加15%(质量分数,下同)玻璃纤维可以使催化剂纵向和横向机械强度分别增加到未添加时的4.5、3.0倍;添加5%拟薄水铝石可以提高催化剂纵向和横向机械强度,同时提升催化剂的活性与选择性;添加2.50%活性炭可以提高催化剂在低温下的活性,使NO脱除率在80℃时提高了16百分点。

锑掺杂对Mn-Ce/TiO2催化剂脱硝性能的影响

采用浸渍法制备了一系列Sb掺杂的Mn-Ce-Sb/TiO2催化剂,考察了Sb/TiO2摩尔比对催化剂脱硝性能的影响,采用X射线衍射、N 2吸附-脱附、NH 3程序升温脱附、H 2程序升温还原等表征手段对Mn-Ce/TiO2和Mn-Ce-Sb/TiO2(Sb/TiO2摩尔比2∶10)催化剂进行表征,并对两种催化剂的脱硝性能、抗硫和抗水性能进行对比。结果表明:Sb的掺杂有利于催化剂的活性组分在载体上更好地分散,促进活性组分与载体之间的相互作用,促进低温氧化还原反应的进行;Mn-Ce-Sb/TiO2催化剂具有较大的比表面积、较多的表面酸性位及优良的氧化还原性能,因此,与Mn-Ce/TiO2催化剂相比,Mn-Ce-Sb/TiO2催化剂具有更高的选择性催化还原NO活性及较好的抗硫、抗水性能。

Mn-Ce/TiO_2低温选择性催化还原催化剂二氧化硫中毒及再生特性

采用液相共沉淀法制备Mn-Ce/TiO2低温选择性催化还原催化剂,催化剂在120℃无二氧化硫条件下低温SCR活性高,NO转化率为92%。利用BET、SEM、TEM、XRD和XPS等技术对催化剂的二氧化硫中毒特性进行分析,结果表明,催化剂中毒是由于(NH4)2SO3和(NH4)2SO4在催化剂表面发生沉积,采用水洗、加热和还原气体保护加热等方式对催化剂进行再生实验,发现水洗对催化剂活性再生非常有效,特别是在水洗浸泡过程中采用超声波震荡。用离子色谱技术对水洗副产物进行分析,发现水洗液中主要离子为NO3-、SO24-和NH4+。

硅藻土负载Ce-TiO_2光催化材料的制备及性能研究

采用低温燃烧法制备硅藻土负载Ce-TiO2光催化材料,借助XRD,SEM对样品进行表征.以罗丹明B溶液为目标污染物,研究并确定了负载型光催化材料的最佳制备和光催化降解条件.结果表明,TiO2光催化材料的最佳煅烧温度为600℃,最佳Ce掺杂量为0.2%,制备的样品为锐钛矿和金红石组成的混合晶型,且锐钛矿占主要部分.最佳的光催化降解条件为:罗丹明B溶液初始质量浓度为10mg/L,催化剂用量为1.0g/L,溶液pH=9.制得的复合光催化材料失活再生后降解率可达93%,且可多次重复使用,光催化性能明显优于纯TiO2光催化材料.

Ce-TiO_2/SiO_2模拟太阳光下催化降解亚甲基蓝的研究

制备了Ce掺杂的TiO2复合SiO2光催化剂(Ce-TiO2/SiO2),使用该光催化剂在模拟太阳光下催化降解亚甲基蓝水溶液,研究了催化剂用量、亚甲基蓝初始质量浓度、溶液pH、无机阴离子对光催化降解效果的影响。结果表明:n(Ce)∶n(Ti)∶n(Si)=0.002∶1∶1时所制催化剂的光催化活性最好;对于2.5 mg/L、pH为11的亚甲基蓝溶液,投加100 mg/L的光催化剂反应2 h可达到最高降解率(92.6%);NO3-、SO42-、Cl-的存在对光催化降解具有抑制作用。

稀土固体超强酸SO_4^(2-)/TiO_2/Ce(IV)催化合成环己酮1,2-丙二醇缩酮

以环己酮与1,2-丙二醇为原料,稀土固体超强酸SO42-/TiO2/Ce(IV)为催化剂,合成了环己酮1,2-丙二醇缩酮,考察了影响反应的因素。结果表明,在n(酮)n∶(醇)=1 1∶.5、催化剂用量占反应物总质量的1.7%、带水剂环己烷用量占反应物总质量的30%、反应时间1h的优化条件下,环己酮1,2-丙二醇缩酮收率可达84.28%。

基于BP神经网络的Cu-Ce掺杂TiO_2光催化剂性能预测组合模型研究

采用环境测试舱模拟可见光下的室内环境,以甲醛气体的光催化降解为探针反应,评价了Cu-Ce/TiO2光催化剂的光催化活性及对甲醛气体的去除效果。利用指数平滑-神经网络ES-BP组合模型对Cu-Ce/TiO2光催化剂的性能做预测分析。结果表明:经过Cu-Ce/TiO2光催化剂处理后细木工板中甲醛释放浓度明显降低,平均光催化降解甲醛气体效率为42.8%;ES-BP组合预测模型在Cu-Ce/TiO2光催化剂的性能预测中取得了较好的效果,平均绝对误差为-0.00011mg/m3,平均相对误差为-0.317%;ES-BP组合预测模型实现了BP神经网络模型和指数平滑模型的优势互补,提高了对数据长期预测的准确性。

Cu-Ce-TiO_2/膨润土光催化降解硝基苯废水性能研究

采用沉淀法、溶胶-凝胶法和机械混合法制备了Cu-Ce-TiO_2/膨润土光催化剂,通过FTIR、XRD对其结构进行了表征,并考察了其光催化降解硝基苯废水的性能。结果表明,各催化剂中,TiO_2均以锐钛矿晶型存在,铜铈离子可能进入了TiO_2晶格,部分TiO_2进入了膨润土层间,使其层间距增大,实现了Cu-Ce-TiO_2与膨润土的复合。其中,溶胶-凝胶法制备的催化剂膨润土层间距更大,TiO_2与膨润土复合程度更高,光催化性能最好。当催化剂投入量为0.4 g/L,溶液pH为6时,在可见光下反应90 min后,该催化剂对20 mg/L硝基苯的降解率达96.3%,且其再生性良好。