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。

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。

共沉淀法制备的Mn-Ce/TiO2催化剂低温脱硝性能研究

本文分别以NH_4OH、(NH_4)_2CO_3、NaOH作为沉淀剂,采用共沉淀法制备了一系列Mn-Ce/TiO_2催化剂,并借助XRD、BET、NH_3-TPD及XPS等测试手段对催化剂进行了表征,初步探讨了沉淀剂对Mn-Ce/TiO_2催化剂SCR脱硝性能影响。结果表明:与(NH_4)_2CO_3和NaOH相比,采用NH_4OH作为沉淀剂制备的Mn-Ce/TiO_2催化剂表现出了最佳的低温脱硝活性。当空速为16000 h^(-1),活性组分的负载量为15%时,催化剂在80℃的NO去除率达85%以上。这主要是由于该催化剂中的锰氧化物主要以无定形态存在;其孔结构更加细化、孔径较小及较大的孔容,为活性组分的均匀负载提供了有利条件;表面具有较多的弱酸性位点和中等酸性位点,且具有良好的氧化还原性强能力,有利于NO和NH3的吸附、氧化,有效的促进了催化剂的低温SCR脱硝活性。

制备参数对Mn-Ce/TiO2催化剂脱硝性能的影响

以锐钛矿型TiO_2为载体,采用分步共混法制备了Mn-Ce/TiO_2催化剂,通过考察不同活性组分前驱体、焙烧温度以及活性组分负载量对催化剂样品脱硝性能的影响,以确定最佳制备参数;结合XRD(X射线衍射)、XPS(X射线光电子能谱分析)、BET比表积等表征手段研究制备参数对催化剂性能的影响.结果表明:无定型态Mn O_2含量越多,越有利于提高催化剂的脱硝活性;催化剂样品表面原子浓度比Mn/Ti[或(Mn+Ce)/Ti]越高,催化剂表面有效活性组分越多,催化剂脱硝活性越好.以自制Mn盐(MX)为前驱体,在Mn-Ce活性组分负载量为16%时,经500℃焙烧的催化剂样品脱硝活性最高;反应空速为10 000 h^(-1),反应温度为80℃时,其脱硝效率可达80%,150℃时脱硝效效率可达99%.

低温选择性催化还原脱硝Mn-Ce/TiO2催化剂的Pb中毒与再生研究

考察了Pb对Mn-Ce/TiO2低温选择性催化还原(SCR)脱硝活性的影响,并对Pb中毒的催化剂进行了再生;结合氮吸附、SEM、XRD、FT-IR、H2-TPR和NH3-TPD等表征结果,研究了Mn-Ce/TiO2催化剂Pb中毒和再生活性恢复的原因。结果表明,Pb对Mn-Ce/TiO2催化剂脱硝活性有明显的抑制作用;当Pb的含量为11%时,Mn-Ce/TiO2催化剂在180℃下的脱硝效率从原来100%下降至44%。Pb在Mn-Ce/TiO2中的掺杂使得催化剂的比表面积以及活性组分Mn^4+和Ce^3+的含量降低,影响了氧化还原循环反应(Mn^4++Ce^3+↔Mn^3++Ce^4+)的进行;此外,Pb的加入破坏了催化剂的酸性位点,阻碍了催化剂对NH3的吸附和活化。经硝酸再生后的Mn-Ce/TiO2催化剂的脱硝活性几乎完全恢复,在80-150℃下其脱硝活性甚至超过新鲜未中毒的催化剂,其原因主要在于硝酸再生能恢复催化剂的氧化还原能力、增大比表面积、并形成新的酸位点。

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。

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。

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。

Ho改性的Mn-Ce/TiO_2催化剂低温脱硝性能的评价和表征（英文）

作为引起酸雨、光化学烟雾、雾霾等大气污染问题的主要根源,氮氧化物(NO_x)的防治已成为亟待解决的问题。选择性催化还原技术作为最成熟有效的脱硝技术,目前已经被广泛应用于各燃煤电厂.低温脱硝催化剂具有优秀的低温活性,使得脱硝装置可以安放在脱硫装置和除尘装置下游,受到了学者广泛的研究.目前低温脱硝催化剂的研究主要是对催化剂进行改性以提高催化剂的性能,已有许多研究报道了Sn、Ni、Co、Zr、Cr、Ni等对催化剂的改性影响.Ho作为一种改性元素被应用于光催化领域,能提高TiO_2的光催化能力.但Ho应用于脱硝领域的研究鲜有报道,其氧化物具有酸性位点有助于脱硝反应,因此研究Ho对低温SCR催化剂的改性作用具有重要意义.本文采用浸渍法制备Ho掺杂的Mn-Ce/TiO_2催化剂,研究了Ho的掺杂对于Mn-Ce/TiO_2催化剂低温脱硝性能的影响,同时还研究了烟气中的SO_2和H_2O对催化剂活性的影响,并利用XPS、XRD、H_2-TPR、NH_3-TPD等表征方法从物理性质和化学性质两方面对Ho改性的影响机理进行了研究.研究发现,Ho的掺杂能提高Mn-Ce/TiO_2催化剂的脱硝能力,有助于催化剂N_2选择性的提高.分析表明,Ho的掺杂有助于催化剂比表面积的提升,且能提高催化剂的酸性,有利于催化剂对NH_3的吸附,从而提高催化剂的性能.XPS表征结果表明Ho掺杂后的催化剂具有更高的化学吸附氧浓度和较高的Mn^(4+)/Mn^(3+)比例,使得脱硝反应更容易进行.改性后催化剂的抗水抗硫实验结果表明,Ho的掺杂能够提高催化剂的抗水抗硫性能.XRD结果表明,抗水抗硫实验后催化剂表面形成了硫酸铵盐,硫酸铵盐的形成会堵塞催化剂表面的活性位,限制脱硝反应的进行,从而影响催化剂的脱硝活性.同时,400℃下进行再生实验后的催化剂活性有所恢复,但是未能达到抗水抗硫实验前的活性,表明在抗水抗硫实验中催化剂表面形成了除硫酸铵盐以外的其他硫酸盐类.结合XPS和XRD表征结果,推断生成的盐类物质为硫酸锰和硫酸铈,从而导致再生后的催化剂的脱硝活性无法恢复到最初的活性水平.由此可以看出,硫酸盐的形成是催化剂在含硫气氛中失活的主要原因.

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+。

Ru/Mn-Ce/TiO_2及Ru/TiO_2催化剂对丁二酸的催化湿式氧化研究(英文)

采用浸渍法制备了2个系列的Ru/Mn-Ce/TiO2及Ru/TiO2催化剂,并用XRD、TEM、BET等方法对催化剂进行表征。在T=270℃和Po2=1.5MPa条件下,在间歇式反应釜中对丁二酸进行降解实验。结果表明60min内丁二酸降解的总有机碳(TOC)去除率为80%～99.8%;在钌含量相同的情况下,Ru/Mn-Ce/TiO2催化剂的催化活性高于Ru/TiO2催化剂;Ru含量较低的情况下,Mn、Ce对提高催化活性有很大作用,但Ru含量增加时Mn、Ce的作用减弱;氢还原的温度对Ru/TiO2系列催化剂的催化氧化活性有明显影响,500℃还原钌所得催化剂对丁二酸的催化氧化活性优于350℃.

焙烧温度及掺杂改性对负载型Mn-Ce/TiO_2催化剂性能的影响

采用机械共混法在TiO2载体中掺杂Al2O3、SiO2、沸石等物质进行改性。并通过比表面检测仪(BET)、X射线衍射仪(XRD)、程序升温脱附等手段对负载活性组分后的载体进行表征,考察了载体的焙烧温度及掺杂Al2O3、SiO2、沸石后对负载型Mn-Ce/TiO2催化剂性能的影响。

蜂窝状Mn-Ce/TiO_2催化剂的脱硝催化性能

通过溶胶-凝胶法制备蜂窝状Mn-Ce/TiO_2催化剂,并探究在烟道气脱硝应用中不同工艺条件对Mn-Ce/TiO_2催化活性的影响.结果表明,催化剂在高体积分数NO、高空速、高氧的条件下,仍然显示出了优越的活性.暂态响应实验表明,NO以气态或少数弱吸附态的形式与强吸附的NH3反应;O2在SCR(选择性催化还原)反应中起着重要的作用,O2促进了Mn-Ce/TiO_2催化剂上表面氧的生成,进一步补充了晶格氧,同时也促进了NO的吸附.

Mn-Ce/TiO2催化剂载体掺杂非矿材料改性对其脱硝活性的影响

以Mn为活性组分,Ce为活性助剂,选取非金属矿物材料(硅藻土、海泡石)部分替代锐钛矿型TiO2载体,采用分布共混法制备了Mn-Ce/TiO2-X低温SCR催化剂,系统分析了硅藻土和海泡石部分取代锐钛型TiO2载体后对Mn基催化剂低温脱硝活性的影响,运用BET、SEM、XRD等测试手段对催化剂进行表征。研究分析表明:锐钛矿型TiO2载体经非矿材料部分取代后,Mn-Ce/TiO2-X催化剂的比表面积、孔结构参数以及表面孔结构形貌均得到改善和提高;Mn-Ce/TiO2-硅藻土和Mn-Ce/TiO2-海泡石催化剂中TiO2的结晶度均有不同程度降低。6%硅藻土和6%海泡石替代部分TiO2载体后,Mn-Ce催化剂的脱硝活性得到不同程度的提高,反应温度在90~180℃时,以上3种方式制备的催化剂SCR脱硝活性顺序为Mn-Ce/TiO2-硅藻土>Mn-Ce/TiO2-海泡石>Mn-Ce/TiO2。

Mn-Ce/(CC-A)@12TiO_2整体式蜂窝催化剂的制备及脱硝性能研究

以氨水预处理后的堇青石蜂窝陶瓷为基体,采用半原位溶胶-凝胶工艺制备涂覆TiO_2涂层的Mn-Ce/(CC-A)@12TiO2整装脱硝催化剂,在80～260℃,NOx转化率达90%以上。N2吸脱附、XRD、TG-DSC等分析测试表明,TiO_2主要以结构完整的锐钛矿晶型存在,促进了活泼氧物质的生成,提高了催化活性。SEM图像表明,催化剂表面TiO_2涂层上具有裂纹和粗糙表面,有利于三维结构以及更多孔结构的形成,为反应物与活性位之间相互作用产生更多的活性中间体,从而促进反应速率提供了适宜的场所。EDS研究显示,催化剂Mn-Ce/(CC-A)@12TiO2中TiO_2表面形成的弱结晶Mn-Ce混合氧化物可能有利于Mn与Ce的微观协同效应,提高中间体的形成。

载体酸洗对SCR脱硝催化剂性能影响研究

为实现废SCR催化剂中高含量TiO_(2)载体的绿色再利用,对碱浸渣体进行酸洗脱钠回收TiO_(2),后采用等体积共浸渍法制备V_(2)O_(5)-WO_(3)/TiO_(2)催化剂。考察了H_(2)SO_(4)洗涤浓度、焙烧温度对再合成SCR催化剂脱硝活性和物化性质的影响。研究表明:H_(2)SO_(4)能够有效脱除浸出渣中残留的碱金属和碱土金属,同时含有的SO_(4)^(2-)离子可发挥改性作用,增加催化剂的Bronsted酸性位点量,提高氧化还原性。与废催化剂相比,优化工艺下制备的SCR催化剂比表面积、氧化还原性及表面酸性位点量得到提升,脱硝活性明显恢复且低温脱硝段接近于商业催化剂水平。

载体成型条件对低温脱硝Mn-Ce/TiO_2催化剂的影响

以磷酸为原料,制备成型TiO2载体采用焙烧成型的方法,考察制备过程中焙烧时间、焙烧温度、黏合剂配比等对TiO2成型载体性能的影响。采用X线衍射仪(XRD)、比表面检测定仪(BET)和扫描电子显微镜(SEM)等手段对载体进行表征。结果表明:在干燥温度105℃、煅烧温度为800℃、煅烧时间4 h条件下,成型载体TiO2有利于催化剂活性物质的负载,且催化剂的载体主要以锐钛矿型TiO2晶型存在。

碱金属沉积对Mn-Ce/TiO2低温SCR催化剂性能影响

采用溶胶凝胶法制备了Mn-Ce/TiO_2低温SCR催化剂,考察了碱金属浓度与种类对催化剂活性的影响,探究了不同反应条件下钠盐沉积对活性保留分率的影响,利用SEM、BET、XRD和FT-IR对催化剂碱金属中毒原因进行了分析。结果表明,碱金属毒化后催化剂脱硝活性下降,钾中毒催化剂失活程度高于钠中毒的催化剂,2%钾中毒催化剂在160℃时NO去除率为62.0%,较新鲜催化剂下降29.2%。这主要因为碱金属毒化造成催化剂比表面积明显减小,且催化剂载体锐钛矿型TiO_2部分转化为金红石型,BET和SEM表征均说明碱金属沉积堵塞了催化剂表面的微孔。碱金属对Mn-Ce/TiO_2催化剂活性保留分率的影响表明,催化剂的颗粒粒径对其活性保留分率影响不大,碱金属含量减小、温度升高,Mn-Ce/TiO_2催化剂的活性保留分率增加,Na_2SO_4和NaCl对Mn-Ce/TiO_2催化剂的脱硝活性抑制作用大于KNO_3。

蜂窝状Mn-Ce/TiO_2系低温SCR催化剂成型研究

考察了Mn-Ce/TiO2系蜂窝状低温SCR催化剂制备的成型助剂选择和工艺条件对蜂窝状催化剂脱硝活性的影响,并进行了脱硝催化剂成型结构、形状、微量元素配比等对烟气参数变化的适应性及其抗堵塞、腐蚀、磨损、中毒等性能的研究。

TiO_2/wAC复合光催化剂的酸催化水解合成及表征

以TiCl4为钛源,采用酸催化水解法合成了活性炭(AC)复合光催化剂TiO2/wAC(w:AC的质量分数,%).通过对苯酚、甲基橙以及六价铬的光催化降解,考察了AC含量、反应溶液初始pH值、使用次数对TiO2/wAC光催化剂催化活性的影响,并采用重力沉降法测试了催化剂分离性能.采用XRD、DRS、FTIR、SEM、低温液氮吸附等对光催化剂晶相结构、光谱特征、表面结构等进行了表征.结果表明,适宜AC含量的TiO2/wAC(wAC=5%,记为5AC)具有较高的光催化活性.AC掺杂可减小TiO2粒子凝聚,而对TiO2的晶相结构、晶粒大小以及表面性质影响不大,对TiO2能阈结构不产生影响.TiO2与AC结合牢固,接触界面处有Ti—O—C键生成.TiO2/5AC表现出高光催化活性的主要原因是,AC所提供的适宜高浓度环境及对纳米尺寸TiO2团聚的有效抑制.TiO2/5AC的高活性,不易失活,易分离以及活性受pH变化影响较小的特性,使其在实际废水处理方面具有潜在应用价值.