NH_(3)SO_(3)改性稀土尾矿催化剂NH_(3)-SCR脱硝活性及SO_(2)/H_(2)O耐受性能研究

采用球磨、微波焙烧方法制备了不同质量分数NH_(3)SO_(3)改性稀土尾矿NH_(3)-SCR脱硝催化剂。通过BET、SEM-EDS、XRD、NH_(3)-TPD、H_(2)-TPR分析了催化剂脱硝活性及SO_(2)/H_(2)O耐受性能。结果表明:NH_(3)SO_(3)改性使催化剂脱硝活性得到了显著提高,10%NH_(3)SO_(3)改性催化剂在300~350℃脱硝活性可达90%左右。SO_(2)/H_(2)O共同作用可将10%NH_(3)SO_(3)改性催化剂脱硝活性提高至97%,其促进作用保持了良好的稳定性,且具有可逆性。NH_(3)SO_(3)改性稀土尾矿后,催化剂比表面积、酸性位点及强度增加,表面活性物质分散度更高,弱化了尾矿矿物晶型,提高了催化剂吸附能力和氧化还原能力,从而提高催化脱硝活性,同时具备优良的SO_(2)/H_(2)O耐受性。

不同孔结构CeTiO_(x)催化剂的制备及其NH_(3)-SCR脱硝性能研究

为探究催化剂的孔结构对催化剂脱硝活性的影响,采用溶胶凝胶法分别制备了三维有序大孔-介孔(3DOM-m) CeTiO_(x)、三维有序大孔(3DOM) CeTiO_(x)、三维有序介孔(3DOm) CeTiO_(x)及无序孔(DM) CeTiO_(x)等四种不同孔结构的催化剂。NH3-SCR测试结果表明,催化剂活性依次为3DOM-m CeTiO_(x)>3DOm CeTiO_(x)>3DOM CeTiO_(x)>DM CeTiO_(x), 3DOM-m CeTiO_(x)表现出更优异的催化活性,NO转化率在60000 h^(-1)、250–400℃时超过90%。通过XRD、SEM、BET、NH_(3)-TPD、in-situ DRIFTS等技术对催化剂进行表征分析。结果表明,催化剂的比表面积并不是决定CeTiO_(x)脱硝活性的主导因素。3DOM-m CeTiO_(x)具有高度有序的大孔-介孔结构、丰富的Bronsted酸酸性位点,进而提高了催化剂的脱硝活性。3DOM-m CeTiO_(x)催化剂在NH_(3)-SCR反应过程中同时遵循E-R机理和L-H机理。

Mn/Zr改性稀土尾矿催化剂NH_(3)-SCR脱硝机理分析

采用溶胶凝胶法制备了Mn、Mn/Zr负载稀土尾矿的NH_(3)-SCR催化剂,通过催化剂活性评价系统,结合H_(2)-TPR、NH_(3)-TPD、XRD和DRIFT研究了催化剂脱硝过程和反应机理.结果表明:Mn、Mn/Zr改性稀土尾矿催化剂的脱硝活性显著增强,在200℃时6%Mn1%Zr/稀土尾矿催化剂脱硝活性可达96%.改性后催化剂表面氧空位、B酸性位点及吸附物种数量明显增加,催化剂还原峰面积增大,其氧化还原性能的提升是活性提高的主要原因.催化剂B酸位NH_(4)^(+)与气态NO_(2)的反应遵循E-R机理,NH_(4)^(+)与单齿、双齿硝酸盐物种的反应遵循L-H机理.

VPO/TiO_(2)催化剂表面酸性位调控及低温NH_(3)-SCR脱硝性能研究

采用HCl调控负载型钒磷氧(VPO/TiO_(2))催化剂的表面酸性,用于研究VPO/TiO_(2)催化剂的NH_(3)-SCR脱硝性能.结果表明:在HCl/V物质的量比为3~5:1范围内,催化剂的脱硝活性最高,当反应温度达到200℃时脱硝效率接近100%.表征结果表明:HCl的添加能提高催化剂的结晶度,HCl的调控使得VPO/TiO_(2)催化剂的比表面积略有增加.同时,也使得VPO/TiO_(2)催化剂中活性组分V^(4+)的量从38%逐渐升高至46%,提高了催化剂的氧化还原性能.此外,不同HCl/V物质的量比的催化剂中化学吸附氧的相对含量随着HCl加入量的增加而提高.吡啶红外测试结果显示:HCl能影响催化剂酸性位点,HCl/V物质的量比=5的催化剂Lewis酸含量最高,总酸量为0.84×10^(-4)mol/g.数据拟合进一步表明,所有VPO/TiO_(2)催化剂的低温脱硝活性均与弱Lewis酸量呈正相关(相关系数>0.9),与活性测试相吻合.

低温NH_(3)-SCR脱硝催化剂抗水抗硫策略及研究进展

综述了国内外在选择合适的载体和制备方法、元素掺杂改性以及调节催化剂结构和形貌等改善低温脱硝催化剂抗水、抗硫性方面的研究成果,探讨了几种典型低温SCR催化剂提高耐水、耐硫性的方法,为今后优化和开发具有耐水和耐硫性能的低温NH_(3)-SCR催化剂提供参考。

铜基分子筛催化剂的宽温NH_(3)-SCR脱硝性能探究

以H-MOR、H-ZSM-5和H-Beta H型分子筛为载体,采用浸渍法制备了3种铜基分子筛催化剂,利用X射线衍射(XRD)、比表面积分布测试(BET)、NH_(3)程序升温脱附(NH_(3)-TPD)、H_(2)程序升温还原(H_(2)-TPR)、X射线荧光光谱(XRF)和X射线光电子能谱(XPS)等表征手段对该催化剂的物化特性进行分析,并对其在200~650℃范围内的NH_(3)-SCR脱硝性能进行评价。结果表明:3种铜基分子筛催化剂的活性温度窗口不同,Cu/MOR、Cu/ZSM-5和Cu/Beta催化剂达到80%脱硝效率的活性温度窗口分别位于280~550℃、250~400℃和350~450℃;负载Cu后的分子筛骨架结构基本保持不变;相比H型分子筛催化剂,Cu/Beta和Cu/ZSM-5催化剂的比表面积增加,Cu/MOR催化剂的比表面积和孔体积却有所下降;Cu/MOR和Cu/ZSM-5催化剂表现出较好的氧化还原能力,且其表面具有更多的CuO物种和表面吸附氧(Oα)含量;NH_(3)-TPD结果显示,Cu的引入使Beta和ZSM-5分子筛表面的强酸量减弱,MOR分子筛的强酸量增加,使Cu/MOR催化剂高温段NH_(3)-SCR反应中的NH_(3)吸附增强,从而表现出较为优异的高温催化活性。

V/AC催化剂NH_(3)-SCR低温脱硝机理的研究

以硝酸活化后的椰壳活性炭(AC)为载体、VOSO_(4)为前驱物制备V/AC系列催化剂,利用SEM、BET、XRD、FT-IR、XPS对V/AC催化剂表面形貌、孔隙结构、晶体结构、官能团和活性组元价态的变化规律进行表征。改性机理研究结果表明,V/AC催化剂上块状钒物种均匀分散在AC表面且能高效构建出新结构,增大比表面积和孔体积;活性炭表面均可观察到V_(2)O_(5)和V_(2)O_(3)活性组元;随着钒氧化物负载量增加,—COOH和—OH官能团略微减少,负载量过多会破坏C—OH、C—O和C■O键。V/AC催化剂低温NH_(3)-SCR机理研究结果表明,通过V^(5+)和V^(4+)之间的氧化还原反应形成了活性氧空位,使表面吸附氧Oα的量增加,具有较高流动性,促进并吸附了更多的反应气体(NH_(3)、O_(2)、NO),致使标准SCR反应向快速SCR反应加速转化。

低温NH_3-SCR脱硝催化剂研究进展

低温NH3-SCR脱除NOx是一种有潜力的烟气脱硝技术。综述了低温NH3-SCR脱硝催化剂的研究现状,重点介绍了锰基催化剂、钒基催化剂,以及其他金属氧化物基催化剂的研究状况,阐述了制备方法、催化剂载体,以及以不同金属改性对催化剂脱硝活性的影响。其中具备高比表面积、良好非晶态结构的低温NH3-SCR催化剂都有良好的低温脱硝活性。以CeO2改性锰(MnOx)基催化剂为例,探讨了低温NH3-SCR脱硝催化剂的脱硝机理。反应气体(NH3、NO和O2)在催化剂表面的吸附在低温NH3-SCR脱除NOx中发挥了重要作用。CeO2改性锰基催化剂催化NH3-SCR反应过程中涉及ER机理和LH机理,并且NH2与气态NO发生反应生成亚硝胺(NH2NO),进一步分解为N2和H2O是关键步骤。就燃煤烟气中水蒸气(H2O)和SO2在低温条件下对低温NH3-SCR脱硝催化剂的失活机制进行了阐述。烟气中的水蒸气与反应气体的竞争性吸附能够导致催化剂脱硝活性的降低。水蒸气(H2O)和SO2共同存在对低温NH3-SCR催化剂脱硝活性的影响表现为两者共同作用。烟气中水和SO2存在时生成的硫酸盐沉积在催化剂表面,并导致催化剂失活。

Fe-Cu/ZSM-5催化剂的NH_3-SCR脱硝性能

通过浸渍法制备了Fe和Cu含量比不同的系列Fe-Cu/ZSM-5催化剂,利用XRD、H2-TPR、NH3-TPD和原位DRIFTS等技术对催化剂进行了表征,并对其NH3-SCR脱硝性能进行了研究。结果表明,双金属改性的Fe-Cu/ZSM-5催化剂活性温度窗口拓宽,其中,Fe-Cu/ZSM-5 1∶4催化剂脱硝性能优异,250-450℃下脱硝效率均超过90%,335℃时脱硝效率达到最大值96.46%。铜和铁物种能以无定型氧化物良好分散于载体表面,双金属负载改性催化剂保留了ZSM-5的晶体结构。Fe-Cu/ZSM-5 1∶4催化剂具备丰富的酸性位、良好的氧化还原性能,一定温度条件下NH3-SCR反应过程中同时存在E-R机理和L-H机理,且E-R机理反应起始温度低于L-H机理;200℃为催化脱硝反应的起活温度。

载体对铜基催化剂NH_3-SCR低温脱硝性能的影响

采用浸渍法制备载体负载铜氧化物催化剂。通过XRD、TG-MS、XPS、NO-TPD、NH_3-TPD和H_2-TPR等手段对催化剂进行表征,考察了有氧条件下载体对催化剂NH_3-SCR低温脱硝性能的影响。结果表明,铜物种在载体上以CuO和Cu_2O形式共存,载体影响铜物种的分散性和氧化态,影响催化剂酸性、氧化还原性和对反应物的吸脱附能力。Cu/HZSM-5催化剂,铜物种分散度高,氧化还原性能好,具有适宜的酸性和酸量,对反应物有良好的吸附-脱附性能,在NH_3-SCR脱硝反应中具有较好的催化活性,反应温度低,T_(50)和T_(90)分别为137和165℃,活性窗口温度宽,NO转化率高于90%的温度为165-358℃。

钒磷氧催化剂NH_(3)-SCR脱硝机理的密度泛函研究

通过建立钒磷氧催化剂活性晶相(VO)_(2)P_(2)O_(7)团簇的结构模型,对反应物NO、NH_(3)在V2P2O15H12团簇表面的吸附特性进行了密度泛函(DFT)模拟计算。结果表明,NO分子在团簇表面O1位点的吸附能为-36.62 k J/mol,为物理吸附;NO分子在O_(2)、O_(3)位点的吸附能分别为-74.95 k J/mol和-47.31 k J/mol,为化学吸附。NH_(3)能够在团簇表面的L酸和B酸形成稳定的化学吸附。结合吸附结果对脱硝反应机理进行了推导,(VO)_(2)P_(2)O_(7)表面的脱硝反应同时遵循L-H和E-R机制。

TiO_2-SnO_2基钨催化剂的表面性质和NH_3吸附特性及脱硝机理

采用共沉淀法制备了TiO2-SnO2固溶体载体,浸渍WO3得到系列x%WO3/Ti O2-Sn O2脱硝催化剂,采用比表面积测定（BET）、X射线衍射（XRD）、高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）、程序升温还原（H2-TPR）、原位漫反射傅里叶红外光谱（in situ DRIFTS）等表征研究脱硝催化剂的微观结构、表面性质和NH3吸附特性,并推测该催化剂表面的SCR脱硝反应机理.结果表明：负载WO3之后,随着负载量的增加,催化剂的比表面积有所减小;WO3以无定形态存在于催化剂表面;催化剂还原特性和表面Brnsted酸量显著增强;催化剂的脱硝效率增加,其中12%WO3/TiO2-SnO2催化剂在280~380℃的温度窗口具有90%的NOx转换效率.原位漫反射红外研究结果表明,对于x%WO3/TiO2-SnO2系列的催化剂来说,Brnsted酸中心是催化过程中的活性酸位,该催化剂脱硝反应遵循E-R反应机理.

SO_4^(2-)改性对Ce、Ti基催化剂NH_3-SCR脱硝性能的影响

采用共沉淀法制备了几种不同的金属氧化物催化剂(Ce-Pr-Ox、Ce-Y-Ox、Ti-PrOx、Ti-Y-Ox、Ti-Al-Ox),并对其进行了硫酸盐改性.实验同时考察了SO2-4改性对催化剂氨选择性催化还原(NH3-SCR)活性和催化剂结构组成的影响.经SO2-4改性的催化剂,NOx转化率在低温和高温均有显著提高,其中,活性最好的Ce-Pr-Ox在350~500℃范围内转化率接近100%.XRD、IR分析结果表明,催化剂经硫酸盐改性后,催化剂出现了结晶态硫酸盐;催化剂中存在M-SO2-4(M=Al,Pr和Y)键,表明了金属氧化物与硫酸盐发生了相互作用.而经SO2-4改性后催化剂优越的SCR脱硝性能与催化剂酸性位点增加密切相关.

低温NH_(3)-SCR催化剂及脱硝机理研究进展

为了开发高活性、高抗性的低温NH 3选择性催化还原(NH_(3)-SCR)催化剂,介绍了4种主要低温脱硝催化剂(贵金属、分子筛、炭基材料和过渡金属氧化物)脱硝活性以及抗硫抗水性能的研究成果,分析了基于原位红外和密度泛函方法的低温脱硝研究。分析认为:由一种或多种金属材料组合的NH_(3)-SCR催化剂一般具有良好的低温活性,但抗硫、抗水性能有待进一步提升;催化剂的表面酸性酸量特性和活性位点暴露数量与抗硫抗水性能密切相关,脱硝机理有助于分析SO_(2)和水蒸气对脱硝过程的影响机制。

锰系氧化物在低温NH3-SCR烟气脱硝研究进展

综述了国内外锰系氧化物催化剂在氨选择性催化还原(NH 3-SCR)反应处理烟气中的NOX(NO+NO_(2))的研究进展,介绍了单金属和多金属锰系氧化物用于NH 3-SCR技术的研究进展以及掺杂过渡金属或载体对锰系氧化物低温NH 3-SCR反应性能的影响,分析了锰系氧化物的稳定性及抗硫性机理。提出研发低温高活性、抗硫性好和稳定性强的多金属复合氧化物是协同发展低温高效催化NH 3-SCR催化剂控制烟气脱硝的重要方向。

低温NH_3-SCR催化剂脱硝工业侧线实验

采用浸渍法制备了低温NH3-SCR催化剂,并在某硝酸车间进行了超过1 000 h的低温SCR脱硝工业侧线实验,结果表明,在压力0.2 MPa、烟气入口温度230℃和空速5 000 h-1条件下,脱硝率大于95%,出口NOx浓度低于100×10-6,催化剂具有良好的活性稳定性。采用BET、SEM和XRD等对催化剂进行表征,结果表明,催化剂实验前后物性和晶相结构没有显著差别。

低温NH_3-SCR脱硝催化剂研究进展

简述了开发低温催化剂的意义,详述了非整体式低温NH_3-SCR催化剂制备方法,分析了低温催化剂存在的问题,介绍了低温反应机理最新进展,提出了低温催化剂今后可能的研究方向。

Ce改性对活化稀土尾矿催化剂NH3-SCR脱硝性能的影响

白云鄂博稀土尾矿主要成分为赤铁矿、氟碳铈矿、萤石、石英和磁铁矿,其中稀土元素Ce和过渡金属Fe、Mn等是催化剂所需活性元素。本文利用浸渍法对活化稀土尾矿进行Ce改性,借助SEM-EDS、XRD、BET、NH_(3)-TPD、H_(2)-TPR、XPS等表征手段探究Ce改性对活化稀土尾矿催化剂性能的影响。结果表明,Ce改性活化稀土尾矿催化剂以介孔结构为主,Ce元素在催化剂表面高度分散;Ce元素与Fe元素之间存在协同作用,两者之间存在氧化还原电子对,促进了不同价态Ce、Fe离子之间的转化,增强了催化剂的氧化还原能力,提高了催化剂的酸性位点数量和酸性能,有利于NH_(3)的吸附与活化,从而使催化剂的脱硝效率提高。活化稀土尾矿经15%Ce改性后,脱硝效率由70%提升至82%,N_(2)选择性在90%以上,反应温度窗口拓宽至275~450℃。

Ce对CoMnO_(x)催化剂协同CO/NH_(3)脱硝性能

烧结烟气中CO和NO_(x)排放是当前大气污染治理的重点,但传统的NH_(3)-SCR技术存在与烟气温度不匹配、CO处理方式不经济、氨逃逸严重等问题。为了探究CO协助NH_(3)-SCR脱硝技术的规律,利用共沉淀法开发了一种以CoMnCe为活性成分的脱硝催化剂,可利用烧结烟气中的CO协同NH_(3)脱除NO_(x),既可提高烟气中CO利用方式,又可降低NH_(3)使用量。活性测试结果表明Ce物质的量比为0.75时,其催化剂具有最佳协同脱硝效率,125℃下NO转化效率高达98%;XRD、Raman、XPS、TEM、H_(2)-TPR等表征结果表明催化剂中Ce物质的量比的增加抑制了Co_(3)O_(4)中晶粒的生长,尽管Co_(3)O_(4)和CeO_(2)仍保持原有晶格结构,但仍有部分Co或Mn原子与Ce原子相互掺杂,导致金属晶格畸变,催化剂表面形成缺陷结构,并生成大量氧空位,同时Ce物质的量比较大时,导致CeO_(2)覆盖催化剂表面结构,且过剩的CeO_(2)在催化剂表面出现团聚现象,阻碍Mn和Co物种参与催化反应;催化活性测试发现制备的催化剂表现出一定抗氧抑制能力,特别是Ce物质的量比较低时,低温下CO-SCR反应活性较好,而随Ce物质的量比增加,催化剂抗氧抑制能力下降;同时随温度升高,表面氧在催化剂表面流动加快,从而促进反应进行,此时含Ce较多CMC2催化剂表现出最佳的抗氧抑制性能,CO降低了NH_(3)-SCR脱硝活性,但对于CMC0.75催化剂,在相对较低温度下,其协同脱硝效率仍较高,这可能是由于催化剂含有的Co、Mn和Ce金属氧化物具有极高的氧化能力,因此合理控制不同金属间的比例与分布,可提高催化剂表面氧化能力,增强表面氧流动,增强协同催化活性。

双金属Cu-Ce/SAPO-34催化剂的制备及其NH_(3)-SCR脱硝性能研究

采用浸渍法制备了Cu-Ce双金属系列分子筛催化剂(Cu-Ce/SAPO-34),在催化剂评价装置上考察了不同质量比Cu/Ce的分子筛催化剂选择性催化还原NO的性能。通过XRD、SEM、NH_(3)-TPD、XPS、in-situ DRIFTS等多种表征手段对催化剂的结构及微观特性进行了分析。结果表明,改性后Cu-Ce/SAPO-34催化剂脱硝性能良好,具有较宽的活性温度窗口,当Cu、Ce的含量均为4%时,分子筛催化剂脱硝效率最好,在325-500℃脱硝效率均在80%,在400-500℃时,脱硝效率达到了99%以上。双金属Cu-Ce氧化物物种高度分散于催化剂表面,SAPO-34的晶体结构未受影响,且活性物质和载体之间产生较好的相互作用。4Cu-4Ce/SAPO-34具有适量的酸性位点,该配比对催化剂的脱硝性能和稳定性具有积极作用,在NH_(3)-SCR反应过程中遵循E-R机理。