SiO_2掺杂对V_2O_5-WO_3/TiO_2脱硝催化性能的影响

采用溶胶凝胶法制备TiO_2-SiO_2载体,浸渍法制备出V_2O_5-WO_3/TiO_2-SiO_2催化剂,利用BET、FESEM、XRD、TGA和激光拉曼对催化剂进行表征,研究催化剂的理化性质。以NH_3为还原剂,考察反应温度、SiO_2掺杂量、焙烧温度、空速和使用时间对SCR催化还原NO的性能影响。结果表明,V_2O_5-WO_3/TiO_2-SiO_2催化剂最佳反应温度在250~350℃。SiO_2掺杂能提高活性组分V_2O_5和WO_3在载体表面的分散性,制备出的催化剂具有更大的比表面积和更宽的温度区间,提高脱硝活性及稳定性。SiO_2掺杂量对催化剂性能影响较大,制备的催化剂中,TiO_2/SiO_2=2显示了最大催化活性,脱硝率均在60%以上,TiO_2/SiO_2=0.5制备的催化剂稳定性最差。焙烧温度对催化剂性能也有影响,焙烧温度在500和600℃时,最低脱硝率为58%和23%,最佳焙烧温度为400℃,脱硝率均在80%以上,具有优越的脱硝性能。实验结果还表明,空速对V_2O_5-WO_3/TiO_2-SiO_2催化剂的影响不大,在20 000 h~(-1)空速下催化剂的使用时间对脱硝率的影响也不大,48 h内能保持在99%左右,非常稳定。     

F掺杂改性及其制备方法优化对V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂低温SCR脱硝性能的影响

为提高SCR脱硝催化剂的低温脱硝性能,采用正交实验的方法制备了一系列氟(F)掺杂V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂,并对其进行活性分析,考察了不同氟元素来源(氟钛酸铵、氟化铵)、不同钒元素(V)前驱体(乙酰丙酮氧钒、偏钒酸铵)、钨元素(W)的不同添加方式(W做助剂、W既做载体又充当助剂)、不同载体制备方式(溶胶凝胶法、浸渍法)对催化剂脱硝性能的影响。结果表明,F掺杂改性显著增强了催化剂在200～350℃温度范围内的脱硝性能,其中以乙酰丙酮氧钒为V前驱体,以氟化铵为F源,W既充当载体又做助剂的方式制备出的F掺杂V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂具有最优的脱硝效果,其在空速为10 000 h-1的情况下,在200～350℃的温度反应区间,活性能稳定维持在98%以上。同时采用XPS、BET、TGA、SEM、XRD、Raman一系列表征手段对催化剂的理化性质进行了分析,表征结果表明F元素掺杂提高了活性组分在载体表面的分散度,同时促使了催化剂表面的电荷发生转移,增强了催化剂表面的氧化还原能力,促进了催化剂表面化学吸附氧的生成,增加了还原态V物种与还原态W物种的数量。     

F和S共掺V_2O_5/TiO_2催化剂对NH_3-SCR活性的影响

在V_2O_5/TiO_2催化剂基础上进行非金属改性载体的研究。采用溶胶凝胶法、浸渍法制备了一种新的氟、硫共掺杂氧化钒/氧化钛催化剂,探讨了新型催化剂对低温SCR活性的影响。并通过比表面积测试(BET)、X射线衍射实验(XRD)、H2和NH3的化学吸附特性测试(H2-TPR、NH3-TPD)等技术对催化剂的理化性能进行表征。研究结果表明,氟、硫掺杂催化剂提高了低温SCR活性,拓宽了活性温度范围,在F与S摩尔比为x3时,获得了最佳的脱硝性能。     

CeO_2/Al_(0.2)Ti_(0.6)Zr_(0.2)O_(1.9)/ATS复合脱硝催化剂的制备及其抗硫抗水性能研究

将预先经酸处理的铝钛硅(ATS)多相陶瓷片先后负载Al0.2Ti0.6Zr0.2O1.9复合氧化物与CeO2活性组分,制得新型CeO2/Al0.2Ti0.6Zr0.2O1.9/ATS复合脱硝催化剂。运用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)手段对该催化剂进行表征,研究催化剂的晶相、微观形貌。评价了催化剂的脱硝活性,研究了H2O和SO2对其脱硝活性的影响。实验结果表明,CeO2/Al0.2Ti0.6Zr0.2O1.9/ATS具有良好的脱硝活性,高活性温度窗口在100～350℃,当反应温度为250℃时,NO的转化率达98.49%。SO2和H2O在一定程度抑制该催化剂的低温脱硝活性,但随着温度的升高,其脱硝活性逐渐恢复。催化剂中活性组分CeO2具有储硫作用,当有SO2存在时,活性温度窗口向高温区偏移了100℃,在250～400℃时,H2O的存在反而提高了催化剂的脱硝活性。     

负载型磷酸氧钒低温脱硝催化剂的制备及其抗硫抗水性能

针对目前低温脱硝催化剂抗硫抗水性较差的不足,以TiO_2为载体负载活性组分V_2O_5,利用磷酸调控表面酸性,制备了磷酸氧钒催化剂VPO/TiO_2,并实验研究了SO_2和水蒸气对其脱硝活性的影响。结果表明:控制P与V的摩尔比为1/5,活性组分(VPO)负载量为10%,焙烧温度为400℃时,催化剂脱硝性能最好,180～400℃温度范围内脱硝率高于98%;反应温度为200℃,烟气中SO_2体积分数为200×10~(-6)～800×10~(-6)和水蒸气体积分数为4%时,催化剂的活性无明显下降。添加磷酸能够促使催化剂表面生成VOPO_4、(VO)_2P_2O_7及V~(4+)/V~(5+)氧化还原电对,提高了催化剂的低温脱硝活性。磷酸可增强催化剂的表面酸性,减少了SO_2的表面吸附及其与活性组分的反应。另外,催化剂表面以介孔为主,可提高未被水分子占据的活性位点量,FT-IR图谱显示抗硫抗水测试后的VPO/TiO_2表面未发现有硫酸根生成,VPO/TiO_2表现出较强的抗SO_2和水蒸气毒化的性能。负载型磷酸氧钒催化剂具有较高的脱硝活性和较强的抗硫抗水性能。     

Fe掺杂Mn-Ce/AC催化剂的制备及其低温脱硝

以活性炭为载体,采用浸渍法制备了一系列Fe掺杂Mn-Ce/AC催化剂,研究了Fe的添加量、焙烧温度对催化剂低温脱硝活性的影响;采用了XRD、SEM和N2吸附-脱附技术对催化剂进行了表征。结果表明,Fe的添加能有效提高Mn-Ce/AC的低温脱硝活性,当Fe的添加量为Fe/Mn(摩尔比)为0.1时,催化剂比表面积大,活性组分的分散程度较高,催化剂低温脱硝性能最优,添加量大于0.1时,更多的Fe沉积在载体表面,催化剂活性降低。焙烧温度影响负载氧化物的价态和晶体的分散度,在400℃温度下焙烧时,催化剂低温脱硝性能最佳,此时催化剂孔隙结构较优,活性组分的分散程度也较高。     

铁钴共掺杂的Mn-Ce/TiO_2催化剂低温SCR脱硝

采用浸渍法制备了Fe和Co改性的Mn-Ce/TiO_2催化剂,研究了Fe和Co共同掺杂对催化剂脱硝及抗水抗硫性的影响。发现Fe和Co以1∶2摩尔比共同掺杂的催化剂具有最佳的脱硝活性。通过BET、XRD、XPS和FTIR等表征手段对其微观结构和抗毒性机理进行研究,发现Fe和Co的掺杂能明显提高催化剂的比表面积和孔隙率,增强催化剂的氧化还原性能。Fe和Co的引入还能减少硫酸根离子和水分子在催化剂表面的累积,从而增强催化剂的抗水抗硫性能。     

电厂低负荷下V-W/TiO_2基NH_3-SCR催化剂的低温改性

在不改变工业催化剂制备工艺的基础上,通过改性提高工业V-W/TiO_2催化剂的低温活性。实验采用浸渍法,通过添加磷酸以及氧化铈来改性工业V-W/TiO_2催化剂,探讨了新型低温SCR催化剂的脱硝活性。并通过比表面积测试(BET),X射线衍射实验(XRD),吡啶红外实验,程序升温还原(H_2-TPR)等技术对催化剂理化性能进行表征。研究结果表明,1%磷酸添加量使催化剂表面的B酸以及弱酸含量大量增加,使催化剂向低温端降低了30℃;同时,在添加1%磷酸的基础上,添加不同含量氧化铈,提高催化剂的氧化还原性,发现添加8%氧化铈,使催化剂氧化还原性能显著增强,转化温度向低温再次降低了40℃。通过添加磷酸和氧化铈,使V-W/TiO_2催化剂80%转化温度从280℃降至220℃,同时具备了高抗硫抗水性。     

溶胶-凝胶法制备高比表面积CeO_2-TiO_2催化剂及其在模拟烟气中脱除Hg~0的性能

以CeO_2作为活性组分、TiO_2作为载体,并以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,采用溶胶-凝胶法制备出高比表面积CeO_2-TiO_2催化剂,通过XRD、BET、SEM和TEM对CeO_2-TiO_2催化剂进行表征,并研究了其在模拟燃煤烟气中Hg~0的氧化性能。结果表明:当反应温度为250℃时,通入4%O_2、0.001%HCl、0.03%NO以及0.04%SO_2后,CeO_2(0.4)-TiO_2催化剂的Hg~0氧化率最高为85%;烟气中的O_2、HCl和NO均能促进CeO_2(0.4)-TiO_2催化剂对Hg~0的氧化,当反应温度250℃时,通入4%O_2和0.001%~0.003%HCl,Hg~0氧化率稳定在98%左右,而通入4%O_2和0.03%NO后,Hg~0氧化率也能达到53%;在抗硫实验中,当仅通入0.04%SO_2,Hg~0氧化率仅有5%。当0.04%SO_2中添加4%O_2时,CeO_2(0.4)-TiO_2催化剂的Hg~0氧化率提高至62%。     

CeO2负载过渡金属催化氧化甲苯

采用浸渍法制备了一系列过渡金属/CeO_2催化剂,通过催化活性评价和催化表征等方法考察了过渡金属/CeO_2催化剂催化氧化甲苯的活性。研究表明:过渡金属/CeO_2催化剂活性为Mn/CeO_2Co/CeO_2Cr/CeO_2Fe/CeO_2CeO_2。Mn/CeO_2催化剂具有最低的起燃温度,甲苯转化率达到50%时的温度(T50)为180℃,其在215℃下甲苯的转化效率可稳定在80%。过渡金属/CeO_2催化剂的活性主要由过渡金属活性组分决定。Mn/CeO_2、Co/CeO_2、Cr/CeO_2和Fe/CeO_2催化剂中活性组分分别为Mn_3O_4、Co_3O_4、Cr_2O_3和Fe_2O_3,其中Mn_3O_4的催化活性最强,Co_3O_4次之。此外,催化剂活性与催化剂的物化结构及活性氧物种有一定的关系。Mn/CeO_2具有最大的比表面积、孔体积和Ce(Ⅳ)的3d94f2 O_2p4形式比例及合适的活性氧物种比值(晶格氧、表面氧摩尔比为3.8)。     

CeOx对低温选择性催化还原脱硝催化剂FeOx-MnOx/TiO2的改性研究

制备了不同CeO_x负载量的(CeO_x)_n-(FeO_x)_(0.1)-(MnO_x)_(0.4)/TiO_2催化剂(n、0.1、0.4分别为CeO_x、FeO_x、MnO_x与载体TiO_2的摩尔比),用于低温选择性催化还原(SCR)脱硝,并对其进行结构和性能的表征。结果表明,适量负载CeO_x能够显著提高催化剂的低温SCR脱硝催化活性。当n=0.07时,催化剂在160～180℃时的催化活性最高,脱硝效率可以达到99%以上。同时,水蒸气、SO_2体积分数分别小于等于10%、0.02%时,该催化剂有较好的抗水性和抗硫性。表征结果显示,(CeO_x)_(0.07)-(FeO_x)_(0.1)-(MnO_x)_(0.4)/TiO_2催化剂锐钛矿TiO_2的相对结晶度低,耗氢还原峰温度低,并且面积大,表面Lewis酸位上的NH_3稳定。因此,(CeO_x)_(0.07)-(FeO_x)_(0.1)-(MnO_x)_(0.4)/TiO_2催化剂具有良好的低温SCR脱硝活性,并且稳定。     

电解锰渣替代商用选择性催化还原脱硝催化剂中部分TiO_2载体的实验研究

选择性催化还原(SCR)脱硝催化剂中的TiO_2载体价格昂贵,导致脱硝成本居高不下。由电解锰产生大量的废弃物电解锰渣,会污染地下水和土壤,为综合利用锰渣,提高资源利用率,探索利用锰渣替代商用钒基SCR催化剂中的部分TiO_2载体,研究锰渣替代后的脱硝催化剂的脱硝性能和机理。通过工艺优化,在不改变脱硝反应历程的前提下,锰渣可以替代高达20.0%(质量分数)的TiO_2载体,并使催化剂最佳脱硝效率保持接近90%,同时保持优异的抗SO_2中毒性能。从而有效地证明了利用锰渣部分替代TiO_2的可行性,为实现废物利用,减少环境污染,降低SCR脱硝成本提供了可能性。     

γ-Al_2O_3负载Ni、Fe催化剂同时脱硫脱硝

采用浸渍法制备了不同负载量的Ni(x)Fe(y)/γ-AL2O3催化剂,通过XRD、H2-TPR、BET和SEM对催化剂进行表征,使用微型催化反应装置考察催化剂在以CO作为还原气时,同时脱硫脱硝的催化活性。结果表明,Ni O和Fe2O3做为活性组分可以很好地分散在γ-Al2O3载体上,并且不破坏其结构;Ni(8)Fe(2)/γ-Al2O3催化剂有最佳的脱硫脱硝活性,脱硫率达到96.55%,脱硝率达到97.92%。     

Ce-HPW-TiO2催化剂利用C3H6选择性催化还原NO反应的机理

为提高C_3H_6-SCR脱硝催化剂的低温脱硝性能,采用浸渍法合成了几种由铈和Keggin型磷钨酸改性的TiO_2催化剂。在模拟烟气的实验条件下,考察了不同催化剂在150～350℃的脱硝活性,通过XRD、FT-IR和SEM对催化剂的理化性质进行了分析,并且通过原位FT-IR探究并对比了不同催化剂在吸附NO和C_3H_6时产生的吸附物种。结果表明:铈和磷钨酸的共掺杂大大提高了TiO_2催化剂在中低温区的脱硝效率;Ce和H_3PW_(12)O_(40)(HPW)成功负载于TiO_2上,负载的HPW也保留了其Keggin结构,而且负载后的催化剂表面更加光滑,形态更加规则,分散性更好;原位FT-IR结果显示:Ce和HPW的掺杂可以促进催化剂表面硝酸盐物质和丙烯吸附物种的形成;同时发现无论是在预吸附NO还是在预吸附C_3H_6的情况下,Ce-HPW-TiO_2(CM)催化剂表面发生的反应活性最高。由此提出了Ce-HPW-TiO_2(CM)催化剂的反应机理,发现其反应中间体主要为无机硝酸盐、甲酸盐、乙酸盐和有机氮化合物。     

Ti-Si-O_x脱硝催化剂载体的组分优化及其性能研究

采用挤出成型法制备系列Ti-Si-O_x复合氧化物催化剂载体,研究了Ti-Si-O_x催化剂载体组分配比、酸量、比表面积与脱硝性能和抗压强度的关系。采用XRD、Raman spectra、N_2-BET、Py-IR以及XPS等表征技术对催化剂载体进行表征。结果表明:Ti/Si元素摩尔比为9∶1时Ti_(0.9)Si_(0.1)O_x催化剂载体的轴向抗压强度适中且脱硝催化活性最高;在5 000 h~(-1)空速条件下,催化剂载体最高脱硝活性在400℃时达到99.0%且起燃温度降至260℃;另外,Ti_(0.9)Si_(0.1)O_x催化剂载体的比表面积为75.4 m~2·g~(-1),介孔最可几分布为8.1 nm,轴向抗压强度为1.4 MPa,符合工业应用条件,即Ti-Si-O_x载体具有较好的工业应用前景。     

金属氧化物改性的氧化锰八面体分子筛整体式催化剂催化分解臭氧性能

采用金属氧化物改性的氧化锰八面体分子筛(OMS-2)为原料,与铝胶混合涂覆到堇青石蜂窝陶瓷载体表面,制备得到金属氧化物改性的OMS-2整体式催化剂,并考察了不同金属氧化物改性对OMS-2催化剂在常温常压下分解臭氧性能的影响。通过X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱、X射线光电子能谱(XPS)、BET比表面积测试和程序升温氢气还原(H_2-TPR)等多种技术对催化剂的物相结构、形貌、表面性质和还原性能等进行了表征。结果表明,CuO改性的OMS-2催化剂比未改性的OMS-2催化剂表现出更好的臭氧分解活性,而其他金属氧化物(Fe_2O_3、Co_3O_4、NiO和CeO_2)改性的OMS-2催化剂活性相比之下均有一定程度降低。金属氧化物改性未对OMS-2催化剂的物相结构和形貌产生明显影响。然而,CuO改性的OMS-2催化剂具有最丰富的表面Mn~(3+)含量和最佳的还原能力,这可能是OMS-2催化剂经CuO改性催化分解臭氧活性提高的主要原因。     

Ce-TiO2催化剂在含SO2气氛下的NH3-SCR中毒机理及其Co3O4改性性能

通过对Ce-TiO₂催化剂在含硫气氛下、不同温度的NH₃-SCR活性演变,结合含硫组分的定量分析、原位红外分析,研究了Ce-TiO₂催化剂在不同温度的SO₂中毒机理。结果表明,在180℃下,Ce-TiO₂脱硝活性对硫酸铈的生成极为敏感,0.1 mmol·g^-1的硫酸铈生成导致脱硝活性从50.7%降至18.5%,随后硫酸铈持续沉积,低温脱硝活性缓慢下降;在240℃下,Ce-TiO₂脱硝活性对硫酸铈的生成敏感性较低,脱硝活性随时间缓慢下降,0.18 mmol·g^-1的硫酸铈生成导致脱硝活性从100%降至53.8%,随后硫酸铈持续生成。Co改性活性结果表明：在180℃时,脱硝活性从50.7%提升至94.2%,且180℃和240℃抗硫性能均有所提升。进一步的表征测试表明：Co的掺杂能提升Ce-TiO₂催化剂的氧化还原性能,并抑制SO₂在催化剂表面的吸附,提升催化剂的抗硫性能。原...     

制备工艺对V_2O_5/TiO_2 SCR催化剂脱硝性能的影响

围绕SCR脱硝催化剂制备工艺中活性组分负载顺序和钒助溶剂2个关键因素,分别制备了钒钨体系和钒钼体系催化剂,比较了不同条件下制备的催化剂的脱硝活性,并利用X射线光电子能谱分析(XPS)、程序升温还原(H2-TPR)和程序升温脱附(NH3-TPD)等手段进行表征。结果表明,活性组分与助剂同时负载制备的催化剂,其低价钒和化学吸附氧的比例最高,钒的还原温度最低,酸性位数量最多,表现出最好的脱硝活性;相较于常规助溶剂单乙醇胺,以草酸为助溶剂制备的催化剂,其低价钒和化学吸附氧比例更高,氧化还原性能和表面酸性更强,脱硝活性更好。     

负载型Mn-Ce／TiO2催化剂的制备及其低温脱硝活性

以成型TiO2作为载体,通过浸渍法制备了Mn-Ce／TiO2低温SCR催化剂,并系统研究了制备方法、煅烧条件、活性组分担载量、Mn含量等参数对催化剂催化还原NO性能的影响。结果表明,煅烧温度的升高会促使活性组分结晶度的提高,从而引起催化活性的降低,在500℃和600℃下所得Mn-Ce／TiO2催化剂活性组分为无定型态,表现出较高的脱硝活性。活性组分担载量的增加有利于催化活性的提高。Mn含量对Mn-Ce／TiO2催化剂的活性有较大影响,当Mn／（Mn＋Ce）摩尔比为40％和85％时,催化剂活性最高。     

催化湿式过氧化法处理蒽醌-2-磺酸钠废水

以过渡金属Cu为主活性组分,通过加入第2活性组分Mn和稀土元素Ce,研制出适用于催化湿式过氧化法(CWPO)处理含高浓度蒽醌-2-磺酸钠有机废水的复合催化剂。考察了活性组分配比对催化剂的催化活性和稳定性的影响,并利用SEM和XRD表征手段,研究了掺杂Ce对催化剂表面微观结构的影响。结果表明,当Cu、Mn和Ce的质量比为-时,催化剂的催化性能最佳,在100 min内,废水COD的去除率能达到95.3%;掺杂Ce能有效提高活性组分在催化剂表面的分散程度从而改善催化剂的催化活性,并能有效抑制Cu的溶出。通过LC-MS分析该催化剂催化氧化蒽醌-2-磺酸钠降解过程中的代谢产物,推断出了催化氧化降解蒽醌-2-磺酸钠的途径。