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。

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.

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。

V2O5-WO3/TiO2烟气脱硝催化剂的载体选择

在选择性催化还原试验台上对4种不同TiO2为载体制备的催化剂的脱硝性能进行测试,采用BET、X射线衍射、傅里叶转换红外光谱、扫描电镜-能谱分析、X射线荧光分析和热重分析等技术进行微观表征,并与商业催化剂进行对比。以硫酸法制备的纳米级锐钛型TiO2适合作为选择性催化还原催化剂载体,制备的催化剂脱硝效率高,温度窗口宽,选择性好,其中硫酸盐质量分数为8%～10%时最为有利;以氯化法制备纳米TiO2过程中,生成了V3Ti6O17的聚合物导致NO脱除率较低,因此不适合作为催化剂载体。以工业级TiO2为载体制备的催化剂氨氮比为1.0时,在355～420℃的温度范围内NO脱除率为80%～85%,但由于成本很低,因此可以用于脱硝要求不高的场合。由钛酸丁酯溶胶法制备TiO2为载体制备的SCR催化剂性能不及硫酸法制备的纳米级锐钛型TiO2制备的催化剂,且操作复杂,技术难度大,不适宜推广。

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。

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.

砷对商业V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂脱硝性能的影响

以某燃煤电厂钒钛基选择性催化还原(SCR)脱硝催化剂为研究对象,在实验室条件下模拟了该催化剂的As中毒,考察了不同浓度的As对催化剂活性的影响,结合H2-TPR、XPS、NH3吸附FT-IR实验分析As对催化剂性能的影响。结果表明催化剂As中毒后,其活性下降,并且As浓度越大,活性下降越明显;催化剂表面的W和Ti的化学形态不受As的影响,而V物种出现多样化;As对催化剂表面的酸性位有一定的影响,使其吸附NH3的Bronsted酸位减少,而对其酸强度和催化反应途径的影响并不显著。

碱金属氧化物对V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂脱硝性能的影响

在V2O5-WO3/TiO2催化剂上负载碱金属氧化物(K2O,Na2O),通过BET,XRD和SEM等方法对微观结构进行表征,研究不同含量碱金属氧化物对催化剂脱硝活性、N2O生成率和SO2氧化率的影响.结果发现,较大含量的碱金属对催化剂微观结构有一定影响.碱金属氧化物与催化剂表面V物种的结合生成部分碱金属盐(如KVO3),改变了催化剂的表面结构,使催化剂中有效活性位的数量大大降低,从而导致催化剂活性降低.两种碱金属氧化物对催化剂的毒性顺序为K2O>Na2O.

化学气相沉积制备V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂及表征

以蜂窝堇青石为基体,采用化学气相沉积技术结合浸渍工艺制备出V2O5-WO3/TiO2脱硝催化剂,通过SEM、BET、XRD和EDS完成载体以及催化剂微观结构和成分表征,并利用活性评价装置测试了催化剂NO脱出率。试验结果表明,化学气相沉积技术制备的载体表面为锐钛矿型TiO2,其颗粒聚集成团块状,BET为62.73m2/g,平均孔径为9.8nm。制备的V2O5-WO3/TiO2催化剂孔结构规律与TiO2载体相似,V2O5在TiO2载体上无定形态单层分散,微量V2O5在微区长大成针状,宽度<100nm;在350℃、4000h-1、n(NH3)/n(NO)=1时,催化剂NO脱出率ηNO达到96.7%。

关于商用SCR(V_2O_5-WO_3/TiO_2)催化剂的再生和回收研究概述

对失活脱硝催化剂进行再生和回收利用方法的研究现状进行总结,主要有酸洗再生、干法再生、改性再生、电泳再生、催化剂的钛白粉回收利用、V和W的回收利用、综合回收等方法,并对以上方法进行总结评价。

商业V_2O_5-WO_3/TiO_2烟气SCR脱硝催化剂CaSO_4中毒机理研究

基于商业V_2O_5-WO_3/Ti O_2脱硝催化剂,设计了两种模拟Ca SO_4中毒的方法,通过比表面积测定(BET)、X射线衍射(XRD)、程序升温还原(H_2-TPR)、扫描电子显微镜(SEM)、原位漫反射傅里叶变换红外光谱(in situ DRIFTS)等表征技术并结合固定床脱硝性能测试平台,对中毒前后催化剂的微观结构、氧化还原能力及表面性质的变化与脱硝活性进行了对比研究,探索硫酸钙中毒机理。研究表明,Ca SO_4会堵塞催化剂孔径,孔径小于2.7 nm和孔径大于17.8 nm时Ca SO_4的影响更大,从而使催化剂的比表面积和孔体积变小;Ca SO_4中毒会导致Brnsted酸位数量和强度的降低,同时Lewis酸强度也会减弱,从而阻碍了NH_3的吸附,Ca SO_4引起催化剂氧化还原能力的降低。

气相沉积制备V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂及其脱硝性能的研究

以堇青石蜂窝陶瓷为基体,应用化学气相沉积技术(CVD)负载TiO2载体,浸渍V、W化合物溶液,制备出V2O5-WO3/TiO2脱硝催化剂.利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和X射线荧光光谱仪(XRF)等表征催化剂微观结构和成分,并利用自行研制的活性评价装置分析了催化剂的脱硝效率.结果表明:制备的催化剂比表面积为78.8m2/g,平均孔径为6.8 nm;锐钛型TiO2载体在堇青石基体上沉积均匀、排列紧密,V2O5在TiO2载体上无定形态单层分散,微量V2O5在微区长大成针状,宽度均小于100 nm;在350℃、空速为1000 h-1、nNH3/nNO摩尔比=1时,催化剂NO的脱除效率ηNO可达到98.3%.

NaCl与Hg^0对V_2O_5-WO_3/TiO_2SCR脱硝催化剂的协同作用研究

制备了纳米级V_2O_5-WO_3/TiO_2脱硝催化剂采用浸渍法模拟催化剂NaCl中毒,吸附法模拟单质汞Hg^0作用于催化剂,运用X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜(SEM)、比表面积分析(BET)、NH_3程序升温脱附(NH_3-TPD)、傅里叶变换红外光谱分析(FT-IR)等技术表征分析了NaCl和Hg^0对催化剂性能的影响。同时,结合已有的研究分析,提出两者对催化剂的作用机理。实验结果表明,NaCl的添加会造成催化剂表面团聚黏结,催化剂比表面积减小,且NaCl负载量越大,对催化剂毒害作用越大。Na会中和催化剂的BrOnsted酸性位(V-OH),最终形成-V-O-Na及Cl-V-O-Na,造成催化剂失活。Hg^0对催化剂的表面形貌及物相组成没有影响,并主要通过吸附在催化剂的V活性位上使其脱硝性能有所减弱。当NaCl和Hg^0同时存在时,吸附的Hg会与NaCl中引入的Cl结合,形成HgCl、HgCl_2,并部分取代-Na,最终形成-V-O…Hg及-V-OHg-Cl。

Cu、Mn、Ce改性V_2O_5-WO_3/TiO_2/堇青石催化剂Urea-SCR脱除NO

采用硅胶为黏结剂,在堇青石蜂窝陶瓷上以涂覆法依次负载Cu、Mn、Ce改性的纳米TiO2粉末、W改性的V2O5粉末得到复合催化剂,在120～550℃用尿素选择性催化还原(Urea-SCR)氮氧化物时显示良好活性。与商业催化剂V2O5-WO3/TiO2相比,添加Cu、Mn、Ce后,催化剂脱硝活性显著提高,活性温度窗口明显拓宽。结果表明,催化剂的高活性与催化剂表面适度的酸碱性、高比值的V4+/V5+以及良好的氧化还原性能和锐钛矿相的TiO2、丰富的表面裂纹的存在等因素有关。

V2O5-MoO3TiO2催化剂脱硝性能的研究

通过挤压成型法制备了一系列蜂窝状V2O5-MoO3/TiO2催化剂,研究了钒、钼负载量对催化剂脱硝活性的影响,测试了催化剂抗硫和抗碱金属钠中毒的性能。采用X射线衍射、N2吸附-脱附、扫描电子显微镜等表征手段,对新鲜催化剂和钠中毒催化剂的物理和化学性质进行分析。结果表明:当钒负载量(w)为1.5%~2.5%时,催化剂的脱硝性能随钒负载量的增加而提高;当钒负载量(w)为1.5%、钼负载量(w)为4.0%时,催化剂的脱硝性能最优;SO2对V2O5-MoO3/TiO2催化剂的中毒作用是可逆的,可以通过热处理来恢复;当Na2O负载量(w)为2.0%时,催化剂失活严重,主要是由于钠盐在催化剂表面附聚而形成不规则的白色颗粒,覆盖了活性位点,导致催化剂的表面积减小,氧化还原性变差。同时,Na掺杂会影响催化剂中元素的化学状态和表面组成,降低V5+与化学吸附的Oα的比例。

MgO修饰的V_2O_5-MoO_3/TiO_2低温SCR催化剂

V系催化剂具有良好的抗中毒能力,广泛应用于燃煤电厂、工业锅炉烟气(固定源)和车辆尾气(移动源)脱硝领域。本文采用水热法制备了V_2O_5-MoO_3/TiO_2催化剂,并通过挤出成型得到蜂窝式V_2O_5-MoO_3/TiO_2催化剂,通过与共混法相比,发现采用水热法表现出来的较高的低温SCR活性,并研究了MgO的掺杂对V_2O_5-MoO_3/TiO_2催化剂性能的影响,发现MgO的掺杂能够降低SO_2的转化率。并通过表征发现采用水热反应法得到的V_2O_5-MoO_3/TiO_2催化剂能使活性组分高度分散于TiO_2载体表面上,具有较高的比表面积,从而使催化剂表现出最佳的低温活性,同时MgO修饰的V_2O_5-MoO_3/TiO_2催化剂的抗硫抗水性以及抗碱金属中毒性也做出了研究。

V_2O_5-MoO_3/TiO_2催化剂的NOx选择性催化还原及SO_2氧化活性

采用浸渍法以TiO2为载体制备V2O5-MoO3/TiO2选择性催化还原催化剂,研究V2O5和MoO3负载量对于催化剂选择性催化还原反应及SO2氧化活性的影响,并考察氧含量、氨氮物质的量比和反应空速对3%V2O5-6%MoO3/TiO2催化剂选择性催化还原脱硝活性的影响。结果表明,随着催化剂中V2O5负载质量分数增加,V2O5-MoO3/TiO2催化剂的选择性催化还原活性和SO2氧化活性均呈上升趋势。MoO3的负载对催化剂的SO2氧化活性有明显抑制作用。MoO3负载质量分数超过9%,制备的催化剂既保持较高的低温选择性催化还原活性,又使选择性催化还原反应中的SO2转化率小于1%。

载体对V_2O_5-MoO_3/TiO_2催化剂表面性质及其选择性催化还原脱硝性能的影响

采用比表面积分别为101．86m^2·g^-1（A）、86．37m^2·g^-1（B）和7．78（C）m^2·g^-1（C）的TiO2载体，通过分步浸渍法制备V2O5-MoO3／TiO2（A，B，C）选择性催化还原脱硝催化剂。在空速为10000h^-1和氨氮体积比1．0条件下，以TiO2（A）与TiO2（B）为载体制备的催化剂脱硝活性在反应温度窗口（350—450）℃超过90％，且具有良好的高温抗硫中毒性能和相对较小的氨气氧化率。而以Ti02（C）为载体制备的脱硝催化剂活性温度窗口窄，在350℃时获得的最高脱硝活性仅为73％，且对NH3的氧化作用较强。利用X射线衍射、低温N2吸附-脱附、紫外-可见漫反射光谱、H2程序升温还原和NH3程序升温脱附等对载体和催化剂进行表征。结果表明，活性组分V2O5在载体TiO2（A）上分散性良好，主要以孤立态钒氧物种形式存在，因此，以TiO2（A）为载体制备的催化剂比表面积、氧化还原性和表面酸性等性能更优。

K_2SO_4对V_2O_5/TiO_2脱硝催化剂表面形态的影响

采用XRD和XPS对新鲜的和K2SO4掺杂的V2O5/TiO2脱硝催化剂的表面形态进行了分析。结果表明,K2SO4的掺杂未对V与Ti之间的相互作用造成显著的影响,但是引起催化剂表面V和Ti的浓度降低,V5+在催化剂表面消失。K与钒氧物种上的晶格氧发生了强烈的相互作用。