偏钒酸钠化学合成法制备VOSO_(4)研究

硫酸氧钒(VOSO_(4))电解液是钒电池中电化学反应的活性物质和能量载体,其品质直接影响钒电池的能量效率、能量密度和使用寿命等性能。以偏钒酸钠(NaVO_(3))为原料,亚硫酸钠(Na_(2)SO_(3))为还原剂,通过还原、沉淀、酸溶、结晶工艺制得了VOSO_(4)产物,探索了各因素对钒回收率的影响,并对中间产物VO(OH)_(2)和VOSO_(4)产物进行表征。结果表明:偏钒酸钠浸出液以m(Ⅴ):m(S)为1:0.5加入亚硫酸钠,在pH为2.5的溶液中于70℃恒温下还原60 min后,实现了钒(Ⅴ)还原为钒(Ⅳ)。将pH调至7.0,并在20℃下反应10 min,蓝色溶液可转化成VO(OH)_(2)中间产物,此时钒回收率最高,为98.51%。VO(OH)_(2)由直径为50~200 nm球状结构组成,将其用硫酸溶解可得蓝色VOSO_(4)溶液,烘干结晶后得到平均直径为5μm的固体VOSO_(4)晶体,产物品质符合国标二级标准。该研究为利用钒渣钠化焙烧浸出液原位制备VOSO_(4)提供了前期试验基础。

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。

V/AC催化剂改性机理及其CO脱硝活性

为探明不同钒负载量对活性炭的改性机理和所制备催化剂的CO脱硝活性,选用椰壳活性炭为催化剂载体,先用硝酸活化活性炭,再用VOSO_(4)溶液浸渍并煅烧,制得V/AC系列催化剂。对V/AC进行SEM、EDS、BET、XRD和FTIR表征研究,探究V/AC改性机理,结果表明,催化剂表面活性组元均含有V及其氧化物。10%V负载量所制备催化剂能高效利用活性炭孔容并构建出新结构,比表面积和孔体积得以提高。V/AC系列催化剂表面均可观察到V_(2)O_(5)和V_(2)O_(3)活性组元。随负载量增加羧基和O-H官能团逐渐减少,过多负载量会破坏C-OH、C-O和C=O键。分析脱硝活性可知,具有较优理化参数的10%V负载量催化剂脱硝活性高于其他催化剂,同时15%V负载量催化剂的CO脱硝活性又高于5%V负载量催化剂。相关研究成果可为低温催化剂制备和CO脱硝技术应用提供借鉴。