不同纳米级锐钛型TiO_2的V_2O_5基催化剂脱氮性能

以2种不同纳米级锐钛型TiO2为载体负载V2O5和WO3制备得到脱氮催化剂H和Z,在自制固定床反应器中测试其DeNOx活性,结果表明,催化剂H的活性比催化剂Z低得多.利用XRD、BET、FT-IR和SEM等手段对2种催化剂进行比较,BET表面积虽然会对DeNOx活性产生一定的影响,但催化剂H主要因为活性物质V2O5和载体TiO2发生反应,生成V3Ti6O17,导致其DeNOx活性大幅下降,而在催化剂Z中TiO2仍然保持锐钛型,未与V2O5发生反应.

TiO_2-V_2O_5纳米纤维光催化氧化烟气中的Hg^0

对静电纺丝法制备的TiO2和TiO2-V2O5纳米纤维进行光催化脱除模拟烟气中Hg0的研究。对纳米纤维进行了SEM、TEM、XRD、BET和UV-Vis检测。结果表明TiO2-V2O5纳米纤维为锐钛矿,V2O5高度分散在TiO2中。纤维直径在200nm左右,由粒径为10nm左右的微粒组成。掺杂V2O5后,纤维的吸光范围扩大,在可见光范围内的吸光度比纯TiO2时有了很大提高。实验研究了不同光照条件、V2O5的掺杂量和循环次数对脱汞的影响,分析了TiO2-V2O5催化脱汞的机理。当V2O5的质量含量为3%时,TiO2-V2O5在可见光下的脱汞率可达到66%,比纯TiO2时的7%有了显著提高;纤维的脱汞性能稳定,多次循环后紫外光和可见光下的脱汞率仍分别保持在80%和65%左右。电子的跃迁和电子、空穴的快速分离是TiO2-V2O5在可见光下脱汞率提高的主要原因。

多孔TiO_2为载体的V_2O_5-WO_3脱硝催化剂制备和表征

以硫酸氧钛为钛源,氨水为沉淀剂,制备得到大比表面积(60m2/g)的锐钛矿TiO2载体。TiO2载体具有多孔结构,孔径集中在5～12nm,孔体积达到0.24cm3/g。以多孔TiO2为载体,采用浸渍法制备不同V2O5负载量的V2O5-WO3催化剂,利用拉曼(Raman)光谱、X射线衍射(XRD)对催化剂进行表征,并研究了不同V2O5负载量催化剂的脱硝活性,以及NO浓度和NH3/NO摩尔比对催化剂活性的影响。结果表明,V2O5在TiO2表面高度分散,当V2O5负载量在3%(质量分数)以下时,载体表面钒物种为单体钒,表现出最好的脱硝活性,在280～450℃内NO转化率均能达到90%以上。该催化剂对不同进口NO浓度有较强的适应能力。采用该催化剂的脱硝工艺,NH3/NO摩尔比宜保持在0.8～1.0。

TiO_2-V_2O_5纳米复合膜的制备及防腐蚀性能

采用溶胶-凝胶法和浸渍提拉技术在316L不锈钢表面构筑纳米TiO2薄膜和“夹心”式TiO2-V2O5复合薄膜(TiO2/TiO2-V2O5/TiO2),应用AFM和XRD表征膜的形貌及纳米颗粒的晶型.结合光、电化学方法测试了复合膜在0.5mol·L-1NaCl溶液(pH=4.6)中暗态或紫外照射条件下的防腐蚀性能.结果表明,TiO2/TiO2-V2O5/TiO2复合膜具有双重保护功能,即在紫外光照下可以起到光生阴极保护的作用,特别是当停止光照后,光生电位仍可维持在较低的电位长达6h以上.同时作为表面阻挡层,可显著提高金属的耐腐蚀性.

V_2O_5/TiO_2-ZrO_2催化剂上甲醇选择氧化制甲缩醛

采用共沉淀法制备TiO2-ZrO2复合氧化物载体、等体积浸渍法制备V2O5/TiO2-ZrO2催化剂,对催化剂在温和条件下甲醇选择氧化生成甲缩醛（DMM）反应进行研究。结果表明,与单一氧化物载体TiO2或ZrO2负载的钒基催化剂相比,V2O5/TiO2-ZrO2对甲醇选择氧化具有较好的催化性能。XRD、NH3-TPD和H2-TPR表明,ZrO2的加入有利于增加催化剂表面的酸性位,并改善钒物种的氧化还原性,使催化剂具有较好的甲醇选择氧化性能。钒的负载量对催化剂表面钒物种的存在形式和颗粒大小有较大的影响,进而影响催化剂的表面酸性和氧化还原性;V2O5质量分数5%~10%的催化剂甲醇氧化性能最好。

K2O对V2O5-WO3／TiO2催化剂的中毒作用

实验室制备了V2O5-WO3/TiO2的脱硝催化剂,采用模拟中毒法,在此催化剂上负载碱金属氧化物K2O,通过BET,XRD,SEM等方法对微观结构进行表征.在SCR活性试验台上研究不同含量K2O对催化剂脱硝活性,N2O生成率和SO2氧化率的影响.结果发现:K2O对于催化剂的毒性较强,随着添加量的增大,NO脱除率急剧下降,SO2的氧化率大大提高;较大含量的K2O(nK/nV=1,摩尔比)使催化剂比表面积有所减少,催化剂颗粒发生轻微团聚,微观结构变化不大,但NO的脱除率小于50%(380℃),N2O的生成率和SO2的氧化率均增加;K2O通过与V2O5的活性酸性位结合,使催化剂中有效活性位数量大为降低,导致脱硝活性下降.

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。

V_2O_5/TiO_2烟气脱硝催化剂的钾、钠、锌、磷中毒及再生

为研究SCR脱硝催化剂的钾、钠、锌、磷中毒,采用K,Na,Zn的氯盐和P的铵盐作为V2O5/TiO2催化剂中毒的前驱体,研究了4种物质对氨法SCR脱硝反应的影响.通过比较水洗、酸洗和氯化铵洗涤3种再生方式,对钾盐中毒的V2O5/TiO2催化剂进行了再生性能研究.最后对于新型抗中毒催化剂的制备进行了探索.实验结果表明:钾盐对于V2O5/TiO2催化剂的毒化作用最强;酸洗具有最佳的再生效果,钾盐中毒的催化剂经酸洗再生后,脱硝活性在一定条件下高于新鲜催化剂;通过添加助剂磷钨酸,V2O5/TiO2催化剂的活性温度窗口得以拓宽,且抗钾盐中毒能力也得到了提高.

钒和钨负载量对V_2O_5-WO_3/TiO_2表面形态及催化性能的影响

采用浸渍法制备了一系列不同钒和钨负载量的V2O5-WO3/TiO2催化剂样品,对样品NH3选择性催化还原NO性能进行了评价,并用BET、XRD、XPS等手段对催化剂样品的表面形态进行了表征.研究发现,钒的负载量对催化剂的比表面积和催化活性有显著影响,当钒负载量从1%升高到8%时,催化剂比表面积下降了16 m2/g,最高活性温度降低了约100℃.钨起到稳定剂和助剂的双重作用,当钒负载量为1%时,钨负载量从0升高到6%,催化剂比表面积仅下降了3 m2/g,而活性温度窗口向高温和低温各拓宽了约50℃.研究表明钒和钨负载量都能影响催化剂表面的VOx物种,但对催化剂的表面晶型没有明显影响.

蜂窝状V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂脱硝性能研究

实验室制备了蜂窝状V2O5-WO3／TiO2的脱硝催化剂，通过BET、XRD、SEM等方法对微观结构进行表征。在自制SCR活性试验台上测试各种运行工况（温度、空速比等）和烟气组成（[NH3]／[NO]、水蒸气等）对催化剂的脱硝活性、选择性、SO，的氧化率和氨逃逸量的影响。研究结果表明，自制蜂窝状催化剂在空速比小于3500h^-1、NH3／NO在0．9-1．0、温度320-420℃范围内的NO脱除率较高、SO2氧化率和氨逃逸量较低，基本达到工业应用的要求；低含量（低于2％）水蒸气可以提高高温段NO脱除率，而高含量的水蒸气对催化剂NO脱除具有明显的抑制作用，但水蒸气的加入会使NO脱除温度范围拓宽；由于催化剂自身含有较多的硫酸盐，未观察到SO2对脱硝反应有促进作用。

SO_4^(2-)/TiO_2-V_2O_5催化废油脂制备生物柴油

采用溶胶凝胶法和浸渍法制备SO_4^(2-)/TiO_2-V_2O_5固体超强酸催化剂,并考察了其在废油脂制备生物柴油中的催化性能。运用XRD、比表面积、全硫测定、酸性测定等表征了催化剂。钒的引入延迟了基体氧化物的晶化,并使催化剂粒径减小,比表面积增大,有效抑制了催化剂中硫的流失,进而增强酸性中心。SO_4^(2-)/ TiO_2-V_2O_5催化剂试样对制备生物柴油有较高的催化活性,在催化剂用量为原料油质量的4%、n(乙醇):n (废油脂)=1 5:1、反应温度220℃、反应时间10 h的条件下,生物柴油收率可达79%以上。催化剂重复使用5次,生物柴油收率在75%以上。

Fe_2O_3对V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂表面性质及其性能的影响

催化剂是选择性催化还原(SCR)脱硝技术的核心,研究Fe对钒钛系SCR催化剂脱硝活性及SO_2/SO_3转化率的影响具有重要意义。采用等体积浸渍法制备了不同Fe/V质量比的Fe_2O_3-V2O_5-WO_3/TiO_2催化剂,并进行表征,研究Fe对钒钛系SCR催化剂脱硝活性及SO_2/SO_3转化率的影响,并讨论Fe对于钒钛系SCR催化剂表面性质的影响。结果表明,随着催化剂表面Fe_2O_3含量增加,催化剂的脱硝效率及二氧化硫氧化率均是先上升后下降,当Fe/V质量比为3.0时,催化剂的脱硝效率和二氧化硫氧化率均达到最大值91.78%、1.01%。XPS及H_2-TPR结果表明,随着Fe_2O_3含量增加,催化剂表面钒活性组分的相对含量及V^(4+)/V^(5+)比减小,催化剂表面吸附氧(Oα)浓度增加,催化剂的氧化能力增强。NO-TPD结果表明,随着Fe_2O_3含量增加,催化剂表面吸附NO的能力增强。

纳米负载型V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂碱及碱土金属中毒

实验制备了陶瓷颗粒为骨架的纳米级V2O5-WO3/TiO2(C)催化剂,采用浸渍法模拟碱及碱土金属中毒,研究中毒对催化剂脱硝活性的影响,通过BET、XPS、NH3-TPD技术分析了碱及碱土金属对催化剂的失活作用.结果表明,碱及碱土金属K、Na、Ca能够明显降低催化剂脱硝活性,350℃时,K、Na中毒催化剂活性降低了约30%左右,Ca中毒催化剂降低了20%.碱及碱土金属没有改变催化剂表面物种组成,催化剂活性与催化剂表面强氨气吸附位数量具有线性关系,K、Na、Ca与催化剂表面活性酸位结合,使催化剂中毒.

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。

纳米负载型V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂碱中毒及再生研究

实验制备了陶瓷颗粒为骨架的纳米级V2O5-WO3/TiO2(C)催化剂。采用浸渍法模拟碱金属中毒,研究了中毒及再生对催化剂脱硝活性的影响,运用XRD、FT-IR、H2-TPR、XPS技术表征分析了碱金属对催化剂的失活作用。实验表明,碱金属能使催化剂活性降低,钾的毒性大于钠。FT-IR结果显示,催化剂以Lewis酸作为活性酸位。H2-TPR、XPS结果表明,钾的加入降低了催化剂的氧化能力,主要影响了催化剂表面的吸附氧。采用单纯的水洗方法并不能提高催化剂活性,而酸洗再生后催化剂在较高反应温度下活性得到较好的恢复。

H_2O和SO_2对V_2O_5/TiO_2催化剂选择性催化还原烟气脱硝性能的影响

通过浸渍法制备了V2O5/TiO2催化剂,考察了H2O和SO2对该催化剂NH3选择性催化剂还原NO性能的影响。结果表明,H2O对V2O5/TiO2催化剂上的选择性催化还原反应具有一定抑制作用,但是同时能够抑制N2O的生成。SO2在干烟气条件和湿烟气条件((H2O)10%)下对V2O5/TiO2催化剂上NO还原活性影响不大。H2O的存在增加了催化剂表面的Br nsted酸性位,提高了NH3在催化剂表面上的吸附。催化剂的脱硝活性随着反应气氛中H2O体积分数的增加而降低,可能是因为大量水蒸气的出现抑制了吸附于Br nsted酸性位上的NH4+离子与NO的反应。SO2在V2O5/TiO2催化剂表面形成SO42,SO42可能增加了表面酸性,有助于提高选择性催化还原反应速率。

V2O5-CeO2／TiO2催化剂上低温氨选择性催化还原NO的性能

考察了V2O5-CeO2/TiO2催化剂中V、Ce活性组分的担载量和焙烧温度对催化剂低温催化还原NO活性的影响及其在单独SO2、H2O和两者共存气氛下的抗毒化性能。结果表明,焙烧温度400℃下制备的5V30Ce/TiO2催化剂具有良好的低温催化还原NO活性,空速为10 000 h-1,165℃时NO转化率达99.2%;500℃以下低焙烧温度时,添加的Ce不与V相互作用,在催化剂表面主要以CeO2形式存在,有利于增大催化剂比表面积,增强V2O5在催化剂上的分散度,提高催化活性。而在500℃以上较高焙烧温度下,Ce与V会形成CeVO4,对活性提高不利。催化剂具有良好的低温抗水中毒性能,但受SO2毒化作用明显,其在SO2、H2O共存气氛下中毒程度较单独SO2下浅。

燃煤烟气中砷对V_2O_5-WO_3/TiO_2 SCR脱硝催化剂性能的影响

通过将商业V_2O_5-WO_3/TiO_2脱硝催化剂暴露于含As_2O_3烟气中,制备了砷中毒催化剂,并运用X射线衍射(XRD)、比表面积(BET)、NH3化学吸附、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱等技术表征分析了砷对催化剂性能的影响,并提出了催化剂砷中毒机理。结果表明,砷对催化剂具有严重的毒害作用,As_2O_3会吸附在催化剂表面,并被催化剂氧化形成As_2O_5覆盖层,减小催化剂比表面积,减少催化剂V活性位,阻止催化剂对NH3的吸附,造成催化剂失活。

V_2O_5/TiO_2催化剂用于烟气同时脱硫脱硝的研究

研究了用V2O5/TiO2催化剂同时脱除烟气中的SO2和NO,考察了H2还原温度及其它反应条件对SO2和NO脱除率的影响。结果表明,经H2还原后所制得的V2O5/TiO2催化剂可以提高脱硫脱硝活性,最佳还原温度为700℃;在450～500℃的烟气温度范围内,该催化剂有较佳的脱硫脱硝活性;在相同反应温度下,空速越大,SO2和NO的脱除率越低;烟气中的氧气可大大提高V2O5/TiO2的脱硫脱硝活性,且氧气体积含量在5%～10%范围内变化时,对SO2和NO脱除率的影响较小。

V_2O_5-WO_3/TiO_2-SiO_2制备及其选择性催化还原脱硝活性

以硫酸氧钛和硅溶胶为原料,通过共沉淀法制备得到高比表面积的TiO2-SiO2复合氧化物(Ti/Si=1:1atom),并以此复合氧化物为载体用浸渍法制备了V2O5-WO3/TiO2-SiO2脱硝催化剂,考察了催化剂脱硝性能。结果表明,TiO2-SiO2复合氧化物载体出现较多的隧道孔,提高了载体的比表面积,同时Ti元素更易分布在复合氧化物的表面。相比较于纯TiO2,以复合氧化物为载体的V2O5-WO3催化剂表现出更好的活性温度窗口,催化剂表面酸性更强,催化剂对NH3的吸附性能更好,在低的NH3/NO摩尔比情况下(0.8～1.0mol?mol?1),仍然具有较好的脱硝活性,反应温度280～350℃时,脱硝率可达到98%。