过渡金属掺杂对镧锡烧绿石催化碳烟燃烧性能的影响

催化燃烧是去除机动车排放碳烟颗粒物的有效方法之一.利用CTAB辅助法制备了不同过渡金属掺杂的镧锡烧绿石型La_2Sn_(1.8)TM_(0.2)O_7(TM为Sn、Mn、Fe、Co和Cu)复合氧化物催化剂.采用XRD、氮气吸脱附、SEM、FT-IR、H2-TPR和荧光光谱(PL)等手段表征了催化剂的理化性质,采用程序升温氧化(TPO)技术评价了其催化碳烟燃烧的活性.研究发现,催化剂经900℃焙烧后呈球形形貌,具有相对较大的比表面积(~20 m2·g~(-1)).低价过渡金属离子的掺杂使氧空位的整体浓度增加,有利于催化剂活化吸附氧分子,改变材料的氧移动和氧化还原性能.富氧气氛下,少量过渡金属掺杂提高了烧绿石催化碳烟燃烧的活性和选择性,这与氧空位浓度的增加以及氧化还原能力的提高有关,其中Co-LSO具有较好的催化性能,起燃温度(T10)为379℃,CO_2选择性接近100%;NOx气氛存在可以进一步提升催化剂氧化去除碳烟的活性.利用等温反应和碳烟厌氧滴定实验进行了活性氧浓度的定量和反应动力学分析,并计算出富氧气氛下催化反应的转化频率(TOF),其中Co-LSO样品的TOF值最大为3.20×10~(-3)s~(-1),基于TOF的活性顺序与TPO法得到的起燃性能的结果基本一致.     

La1-xCexFe0.7Co0.3O3-δ网状多层纳米纤维对碳烟催化燃烧性能研究

采用静电纺丝法制备了一系列钙钛矿催化剂La_(1-x)Ce_xFe_(0.7)Co_(0.3)O_(3-δ)(x=0、0.1、0.2、0.3和0.4),并采用XRD、SEM、FT-IR、H2-TPR和O_2-TPD等技术分析了Ce掺杂量对催化剂结构、微观形貌及理化特性的影响.同时,采用程序升温氧化(TPO)技术评价了催化剂对碳烟的催化燃烧活性,探讨了催化剂对碳烟的催化燃烧机理.结果表明:在La_(1-x)Ce_xFe_(0.7)Co_(0.3)O_(3-δ)中掺杂适宜的Ce有助于提高催化剂活性,改善催化剂比表面积和孔容积.在催化剂与碳烟松散接触条件下,当Ce掺杂量(质量百分比)为0.3时,所制备的La_(0.7)Ce_(0.3)Fe_(0.7)Co_(0.3)O_(3-δ)对碳烟的起燃温度(T_(ig))、最大燃烧温度(T_m)和燃尽温度(T_f)分别为329.5、409.8和421.1℃,呈现良好的催化氧化活性.碳烟最大转化效率为98.7%,平均活化能为123 kJ·mol~(-1),CO_2选择率为98.2%,实现了对柴油机碳烟排放污染物有效"过滤+催化燃烧"的双重目标.     

采用钙钛矿型催化剂(La0.8K0.2Cu0.05Mn0.95O3)同时催化去除NOx和碳烟的研究

将钙钛矿型催化剂与碳烟均匀混合后置于固定床连续流动反应体系中,利用程序升温反应技术,在模拟柴油机尾气的情况下对同时催化去除氮氧化物(NOx)和碳烟的反应进行了实验研究.通过改变含Cu原料的用量,得到不同Cu取代量的催化剂La0.8K0.2CuxMn1-xO3,性能评价结果表明,La0.8K0.2Cu0.05Mn0.95O3催化剂的综合性能较好,碳烟的起燃温度及NO向N2的最大转化率分别为280℃和58.0%.采用该催化剂,进一步考察了进气中NO浓度、O2浓度、进气总流量及催化剂与碳烟的接触状况对反应的影响.研究结果表明,进气中NO浓度、O2浓度、气体总流量和催化剂与碳烟之间的接触状况对NO的去除率的影响比较明显,而对碳烟起燃温度的影响较小.O2浓度从5%变为7.5%时,碳烟的起燃温度及最大NO转化率分别从280℃和53.8%变为270℃和96.7%.碳烟与催化剂松散接触时,碳烟的起燃温度及最大NO转化率分别为290℃和48.4%,紧密接触时分别为275℃和70.4%.而进气中NO浓度、气体总流量的变化对碳烟的燃烧基本上没有影响,虽然NO的转化率有明显变化,但生成的N2总量基本不变.     

固定源低温选择性催化还原NOx技术研究进展

NH3选择性催化还原技术在固定源NOx污染控制中广泛应用,其核心是催化剂．传统钒氧化物催化剂起活温度偏高（〉300℃）,难以在末端应用;随着环保法规的日益严格和实际应用需要,研制具有良好低温活性和稳定性的新型催化剂成为近期国内外该领域的热点．对贵金属、分子筛、金属氧化物3类催化剂,综述了国内外近期研究进展．其中以碳质材料为载体负载Nn、Cu等的金属氧化物型催化剂显示出良好的低温活性和稳定性,具有较好的低温催化还原NOx研究前景．     

Ce_(0.65-x)Co_xK_(0.15)Zr_(0.2)O_2催化碳烟燃烧活性研究

采用柠檬酸络合燃烧法制备了不同铈钴摩尔比的Ce_(0.65-x)Co_xK_(0.15)Zr_(0.2)O_2(x=0,0.15,0.23,0.30,0.38,0.45,0.65)催化剂,采用XRD、SEM、FT-IR与H_2-TPR等技术对催化剂进行表征,并通过程序升温氧化反应(TPO)考察了催化剂不同Ce/Co比对碳烟颗粒物催化燃烧活性的影响。研究结果表明:在松散接触条件下,该系列催化剂催化碳烟颗粒物燃烧活性较高,T_m均小于400℃,当x=0.23时活性最高,T_i与T_m分别为321℃与355℃,催化剂所表现出的高活性受益于样品表面具有大量高活性的细小Co_3O_4颗粒物。     

聚乙二醇辅助Ce0.6Mn0.4Ox催化净化碳烟颗粒物燃烧性能的研究

以进一步提升具有良好碳烟催化燃烧性能的Ce_0.6Mr_0.4O_x催化剂活性为目的,通过共沉淀法制备该催化剂时加入不同分子量的聚乙二醇(PEG).活性测试结果表明,随着PEG分子量的增加,活性先升高后降低.当PEG分子量为6000时,活性最佳,相比未添加PEG的铈锰混合氧化物催化剂,DSC曲线上燃烧最大值对应温度下降了23℃.XRD和Raman测试结果表明,该系列催化剂均形成了立方萤石结构.当添加分子量为6000的PEG时,结合XRD、Raman、XPS、ICP、H₂-TPR和O₂-TPD结果表明,此时Mn^x+进入CeO₂晶格中的量最大,从而产生了更多的表面活性氧,促进了表面化学吸附氧的脱附,表现出了良好的低温还原性能;BET结果表明,该催化剂的比表面积和孔容均优于未添加PEG的催化剂;SEM结果表明,该催化剂在微米和纳米层面均表现出更多的空隙.因此,添加分子量为6000的PEG最有利于促进碳烟催化燃烧.     

过渡金属-铈复合氧化物对碳烟的催化燃烧性能和表征

采用共沉淀法制备了不同过渡金属(Fe、V、Mn、Co、Cu)和铈的复合体氧化物催化剂,并用程序升温还原法(H2-TPR)、BET、XRD、拉曼光谱(RS)和光电子能谱(XPS)对催化剂进行了表征.同时,利用热重法测试了催化剂对碳烟的催化活性.实验结果表明,过渡金属的添加极大地提高了氧化铈的催化活性,其中,铈铁复合氧化物的催化活性最高.催化剂催化燃烧碳烟的活性与催化剂表面的耗氢量以及催化剂表面氧种OⅡ的含量紧密相关.     

复合氧化物催化材料上碳颗粒物的催化燃烧

针对柴油车排放碳颗粒物的控制 ,研制可应用于柴油车排放碳颗粒物催化再生复合氧化物催化材料 .通过运用热分析仪 (TGA)和程序升温氧化反应装置 (TPO)对复合氧化物催化材料的活性进行评价 ,研究了催化材料的组成、原子配比、催化材料与碳颗粒物质量比、H₂O的加入、焙烧温度对催化活性的影响 .实验结果表明 :双组分金属氧化物催化剂中 ,Cu-Mo-O有较好的活性 ;多组分金属氧化物催化剂中 ,Cu-K-Mo-O在原子比Cu∶K∶Mo =1∶1∶2 ,催化剂与碳颗粒物质量比为 5∶1时活性最好 ,其碳颗粒物起燃温度为 32.7℃ ,同时H₂O和焙烧温度对该催化剂的影响较小 ,是能够应用于柴油车排放碳颗粒物控制催化再生的良好催化材料 .     

Pt负载的铈锆固溶体的催化性能与表征

用柠檬酸法制备了CexZr1-xO(2x=0.5～1.0)铈锆固溶体,用浸渍法分别在铈锆固溶体上负载0.5%的Pt。用热重法(TG)测试了催化剂对碳烟的催化活性,Pt/Ce0.8Zr0.2O2显示了最高的催化活性。采用比表面(BET),X-射线衍射仪(XRD)和红外仪(FTIR)对催化剂进行了测试。结果表明:催化剂催化燃烧碳烟的活性与催化剂比表面积大小有关,可能是由于Pt在比表面积大的固溶体表面分散得更好,有利于氧溢出,促进碳烟的燃烧。     

以金属为载体催化剂上选择性催化还原Nox的研究

以Ni—Cr-Fe合金金属作为催化剂的载体,以复合型金属氧化物MnCr2O4作为催化剂主要活性成分,通过XRD和SEM等分析手段对催化剂进行表征。选择环状六碳芳香烃C6H6为还原剂,选择催化还原NOx的实验评价催化剂的催化活性。结果表明：催化剂活性组分负载均匀,催化剂具有良好的催化活性,NOx的最高转化率为78％,C6H6最高转化率为81％,CO的生成量很少,几乎全部生成CO2。制备的催化剂具有良好的氧化还原性能。     

低温SCR脱硝催化剂过渡金属氧化物改性及硫中毒失活机制研究

以浸渍法制备MnOx-CeOx/ACF催化剂.在110~230℃温度范围内,MnOx-CeOx/ACF催化剂具有较好地低温选择性催化还原脱除NOx的活性.结果表明,该催化剂在150℃和230℃的脱硝效率分别达到80%和90%.加入Fe、Cu和V等过渡金属氧化物对MnOx-CeOx/ACF催化剂进行改性.该类过渡金属氧化物的加入对MnOx-CeOx/ACF的活性具有抑制作用.相比于MnOx-CeOx/ACF以及Cu和V改性的催化剂,Fe改性催化剂在一定时期内具有良好的抗SO2性能.在SO2存在下,Fe改性催化剂在初始6h内其脱硝效率保持在75%以上.X射线光电子能谱(XPS)和傅立叶转换红外光谱(FTIR)分析结果表明,催化剂失活包括两部分机制,一是形成硫酸铵盐,可粘附在催化剂表面使催化剂失活;另外一个机制是作为活性成分的锰铈等金属氧化物被SO2硫化形成金属硫酸盐.     

Fe/Mn-PAC催化剂的制备及其催化臭氧氧化降解活性艳蓝KN-R性能

为获得高效去除活性艳蓝的方法,采用浸渍煅烧法制备了Fe/Mn-PAC催化剂,对催化剂的表面形态和结构进行表征,研究了不同因素对KN-R降解效果的影响,以及催化剂的重复利用性和稳定性。结果表明：Fe/Mn-PAC催化剂表面粗糙,具有较多的微孔结构,催化剂表面的金属氧化物为致密的地衣状结构,有利于提升催化剂的催化性能。在催化剂投加量为400 mg/L,初始pH为7.5,Fe/Mn进料比为1∶1及负载量为4%时,Fe/Mn-PAC表现出最佳的催化KN-R降解的反应活性,45 min内KN-R去除率高达90%以上;经过5次回收利用,去除率仍可达到84.7%。研究结果证明了Fe/Mn-PAC催化剂具有优异的催化能力和出色的结构稳定性,为实现印染废水中活性艳蓝KN-R的有效去除提供了技术支持。     

柴油发电机废气治理技术现状

柴油发电机废气中含有氮氧化物(NOx)和颗粒物(PM)等污染物,它们的排放会威胁人体健康、破坏自然环境,柴油发电机废气治理势在必行。文章综述了针对柴油机废气治理的主要技术,包括NOx去除技术,如NOx选择性催化还原技术(SCR)、NOx储存-还原技术(NSR)和低温等离子体技术等;PM去除技术,如柴油机微粒捕捉器(DPF)和柴油机氧化催化剂法(DOC)等;NOx/PM综合去除技术,如具体的技术方法有DPNR法(eiesel particulate and NOxreduction,DPNR)、低温等离子体辅助催化技术和同时催化去除技术等。期望为柴油发电机废气治理提供一定的借鉴和参考。     

废物处理与综合利用

一般性问题X701200702476城市污泥衍生催化剂上NH3选择性催化还原NOx/翟云波…(湖南大学环境科学与工程学院)∥湖南大学学报(自然科学版)/湖南大学.-2006,33(6).-110~114环图N-90以污水厂剩余污泥为原料,以氯化锌和硝酸铁为活化药剂,制备了新型碳质催化剂,主要制备步骤包括化学     

SO2对Pd掺杂La0.9Sr0.1MnO3催化剂去除NOx和碳烟的影响

采用柠檬酸络合法制备了掺杂贵金属Pd的La_0.9Sr_0.1Mn_0.03Pd_0.97O₃钙钛矿型催化剂,并通过X射线衍射光谱及暂态响应、扫描电子显微镜、傅立叶变换红外光谱及程序升温等技术研究了Pd对钙钛矿形貌结构和NOx转化率的影响以及SO₂对La_0.9Sr_0.1Mn_0.97Pd_0.03O₃催化剂脱除NOx的作用机制.结果显示,Pd的成功掺入增大了原催化剂的比表面积,使得催化剂中的活性组分与NOx能够反应的更加充分,有效提高了催化剂对NO的转化率.催化剂La_0.9Sr_0.1Mn_0.97Pd_0.03O₃在含SO₂气氛下反应后出现了微弱的硫酸盐相,说明硫使催化剂发生了一定程度的钝化.在较低浓度SO₂存在时催化剂对NO的转化效率维持在80%以上,碳烟的起燃温度为353℃,但随着SO₂浓度的增加NO的转化效率最高只有67%,碳烟的起燃温度升高到368℃.     

MnOx和CeO2催化剂在含NO气氛中氧化模拟碳烟的研究

用沉淀法制备了MnOx和CeO2两种催化剂并用于氧化模拟碳烟.XRD、BET、O2-TPD和NO-TPD表征结果表明,CeO2的比表面积和NOx吸附容量更大,而MnOx则具有更多的氧物种(晶格氧O2-).TPO结果表明,气氛中引入的NO明显促进了碳烟的氧化.在无催化剂、加入CeO2和MnOx3种情况下,模拟碳烟的起燃温度Ti分别降低了38、41和101℃.DRIFTs结果表明,催化剂活性氧物种和反应过程中生成的NO3-是NO促进碳烟燃烧的关键因子.可能的反应路径为:低温富氧条件下气相中的O2吸附在催化剂表面上,丰富的活性氧物种(如O2-、O2-f和O-)得到激活和转化,进而将弱吸附NO2和活性NO2*氧化成NO3-;在高温时则释放出活性很强的NO2*和O-,因而能促进碳烟氧化,其中间产物为碳氧复合物C(O).     

La1-xKxMnO3催化剂同时消除柴油机尾气中NO和碳烟性能

采用溶剂热法制备La_1-xK_xMnO₃(x=0, 0.10, 0.15, 0.20, 0.25)钙钛矿型复合金属氧化物催化剂;通过XRD、FT-IR、SEM、H₂-TPR、XPS、NO-TPD等手段对催化剂的物相组成、表面形貌、氧化还原性能等进行了表征;在常压固定床微型反应装置中评价催化剂同时消除NO和碳烟催化性能.结果表明,制备的La_1-xK_xMnO₃催化剂均具有钙钛矿结构;K部分取代La-Mn钙钛矿结构中La后,颗粒结构得以改善,部分Mn³⁺价态升高为Mn⁴⁺,形成较多氧空位和Mn⁴⁺,提高氧化还原性能和吸附NO性能.活性评价结果表明,La_0.80K_0.20MnO₃催化剂表现出较好的同时消除NO和碳烟催化性能,NO最大转化率(Xmax NO)和对应反应温度(Tmax NO)分别为46.5%和436℃,碳烟起燃温度(T_ig)、CO₂浓度峰值温度(Tmax CO₂)和生成CO₂选择性(Smax CO₂)分别为341℃、454℃和98.8%.     

以碳化钨和碳化钼为活性组份的汽车排气催化剂

制备了几种碳化钨和不同Mo/W原子比的钨钼混合碳化物催化剂样品。用模拟汽车排气的人造废气,对该催化剂去除CO、NOx和丙烷的性能进行了测试。用X射线光电子谱测定法(XPS)及H和CO选择性化学吸附法对该催化剂表面性能进行了测试。与主要含Pt和Rh的三效催化剂相比,碳化钨对CO和NO的转化呈现出良好的活性。然而,这种碳化钨对丙烷的氧化是无效的。钼、钨混合碳化物的活性很低,其差距明显。     

V2O5/TiO2与MoO3/TiO2催化剂表面结构形貌及其对催化氧化碳烟活性的影响

为研究纳米级V₂O₅与MoO₃催化剂表面结构对其催化氧化碳烟活性的影响,以TiO₂为载体,采用等体积浸渍法制备了不同负载率(5%、10%、20%、40%)的V₂O₅/TiO₂与MoO₃/TiO₂催化剂,通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对比研究了2种催化剂在TiO₂载体上的分散状态及物相结构.以Printex-U碳黑为试验用碳烟,采用热重分析仪对V₂O₅与MoO₃催化剂催化碳烟氧化的活性进行了比较.结果表明:V₂O₅与MoO₃在TiO₂载体上均存在一个单层分散饱和阈值,分别为V20(负载率为20%,下同)、Mo10,在该阈值前后活性组分在载体上分别以单层分散状态和明显的晶态存在.对于V₂O₅催化剂,其最佳催化活性出现在负载率接近单层分散饱和阈值时,与无催化状态相比,T_i(起燃温度)、T_p(最大失重率温度)以及T_f(燃尽温度)分别下降了69.1、46.0、23.0 ℃,有明显的阈值效应.而对于MoO₃催化剂,因其自身低熔点性而表现出良好的表面迁移能力,再加上α-MoO₃晶体特有的层状结构,使其可释放出更多的晶格氧,随着负载率的增加,该催化剂催化氧化碳烟活性持续增加,并且未观察到明显的阈值效应.研究显示,在相同负载率下,MoO₃催化剂催化氧化碳烟活性均高于V₂O₅催化剂.      

La_(0.9)Ce_(0.1)NiO_3钙钛矿型催化剂四效催化性能的研究

采用溶液燃烧法制备了钙钛矿型催化剂La_(0.9)Ce_(0.1)NiO_3,用于净化柴油车尾气中的碳烟颗粒、氮氧化物、CO和烃类物质,利用XRD方法对催化剂进行了表征,并从催化剂活性评价、碳烟颗粒催化转化效率和催化剂对硫的耐久性三方面考察了催化剂对柴油车尾气的四效催化活性评价结果。实验结果表明制备的催化剂存在明显的钙钛矿结构,且NO最大转化率为25.03%,碳烟起燃温度为235℃C_3H_6的完全转化温度为418℃,并且对硫有较好的耐久性。