F掺杂改性及其制备方法优化对V2O5-WO3/TiO2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V2O5-WO3/TiO2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V2O5-WO3/TiO2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。     

制备方法和WO3含量对V2O5-WO3/TiO2脱硝性能的影响

催化剂的性能是选择性催化还原技术中的关键部分,分别采用一步浸渍法和分步浸渍法制备了V2O5-WO3/TiO2催化剂,对其脱硝性能进行实验研究,探讨制备方法和WO3的负载量的不同对脱硝性能的影响。实验结果表明,在催化剂中添加WO3能较为有效地提高催化剂的脱硝效率;在工业应用温度范围内,一步浸渍法与分步浸渍法制取的V2O5-WO3/TiO2催化剂脱硝性能相差较小。     

多孔TiO2为载体的V2O5-WO3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.     

Fe2O3/TiO2/γ-Al2O3催化剂同时脱硫脱硝性能

以溶胶凝胶法制备的15%TiO2/γ-Al2O3为载体,通过浸渍法制备12%Fe2O3/15%TiO2/γ-Al2O3催化剂,采用XRD和TPR对催化剂结构和性质进行表征,并考察不同焙烧温度、焙烧时间和载体对催化剂脱硫脱硝性能的影响。结果显示,最佳焙烧条件为500℃下焙烧3 h,12%Fe2O3/15%TiO2/γ-Al2O3催化剂达到的最高脱硝脱硫率分别为98.2%和95.4%。     

快速SCR反应对商用V2O5-WO3/TiO2催化剂脱硝特性的影响

通过实验考察了快速SCR反应对商用V2O5-WO3/TiO2催化剂脱硝特性的影响。在250～375 ℃的实验温度区间内,快速SCR反应能适应更宽的温度窗口而保持较高的效率;快速SCR反应在高空间速度（SV=12 400 h-1）的脱硝效率甚至要高于标准SCR反应在低空间速度（SV=7 400 h-1）时的脱硝效率;快速SCR反应在410～820 mg·m-3的NOx质量浓度内脱硝效率波动不大。通过快速SCR反应和标准SCR反应条件下的催化剂活性分析和体积量计算,快速SCR反应相较标准SCR反应可以提高活性1.4倍,减少催化剂用量28.57%,同时通过催化剂寿命计算,快速SCR反应可以延长现有SCR脱硝系统V2O5-WO3/TiO2催化剂寿命22 582 h,延长催化剂的更换周期941 d。     

钛基催化剂的制备及其催化氧化苯乙烯性能

采用溶胶凝胶法制备负载型催化剂MnOx/TiO2和V2O5/TiO2,对比选择MnOx/TiO2催化剂。考察了锰系催化剂的活性组分负载量、焙烧温度及Ce掺杂量对催化氧化苯乙烯的影响,并结合XRD、BET和SEM表征手段对催化剂进行微观分析。结果表明,MnOx/TiO2 对苯乙烯有良好的催化活性,Mn与Ti的摩尔比为0.1,焙烧温度为500℃时,起燃温度T50仅为150℃,当反应温度为254℃时,苯乙烯去除率超过90%。当掺杂Ce后催化剂MnOx-CeO2/TiO2对苯乙烯催化燃烧的起燃温度和完全转化温度均有明显降低,催化剂表面燃烧物颗粒的粒径有所减小,分散均匀,更有利于苯乙烯的催化燃烧处理。     

紧凑型SCR催化剂在船舶柴油机上的脱硝性能

为了减小SCR系统在船舶上的占用空间,在YC6A220C型高速船舶柴油机实验平台上进行了紧凑型蜂窝状V2O5-WO3/TiO2催化剂在高空速下的脱硝实验研究,研究了不同氨氮比、空速、温度和NO浓度对脱硝性能的影响。实验结果表明:在氨氮比为1、空速35 000 h-1、温度250~360℃、NO浓度约205×10-6~600×10-6时,催化剂对柴油机尾气的脱硝效率都在80%以上,满足Tier-III对高速船舶柴油机的NOx排放标准;在氨氮比为1、空速35 000 h-1、温度360℃时,催化剂对NO浓度达到1 300×10-6和1 900×10-6的脱硝效率都在80%以上,达到Tier-III对中、低速柴油机的NOx排放标准。     

CuCoO_x/TiO_2催化氧化NO性能研究

采用浸渍法制备了CuCoOx/TiO2催化剂,考察了焙烧温度、反应温度、氧含量、NO浓度和空间速度对催化剂催化氧化NO性能的影响,并考察了催化剂的抗硫抗水性能.XRD、TPR和BET分析表明,350℃焙烧的催化剂具有Cu-Co2O4尖晶石结构,比表面积大,对N0的氧化效果好.在空速为5 000 h-1,NO进口浓度500 mg/m3,含氧量10%的条件下,反应温度300cc时N0转化率可达79.5%,250℃时N0转化率接近50%.该催化剂具有良好的单独抗SO2、抗H2O毒化性能,H2O和SO2同时存在时很快失活.该催化剂可用于不同时含H2O和SO2的含NO气体催化氧化后再吸收处理.     

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TiO2为载体负载活性组分V2O5,利用磷酸调控表面酸性,制备了磷酸氧钒催化剂VPO/TiO2,并实验研究了SO2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SO2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VOPO4、(VO)2P2O7及V4+/V5+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SO2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/TiO2表面未发现有硫酸根生成,VPO/TiO2表现出较强的抗SO2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。     

Fe2O3-Cr2O3/TiO2系列催化剂的结构和脱硝性能

研究以纳米TiO2为载体,浸渍负载过渡金属氧化物,以CO为还原剂的脱硝催化剂的脱硝性能。实验中以计算量的Ni（NO3）2和Fe（NO3）3混合溶液浸渍纳米TiO2粉末,室温下搅拌30 min至混合均匀,放入旋转蒸发器中,70℃下至水分蒸干为止;所得粉末在550℃下、空气气氛中焙烧4 h即得所需催化剂。用以上方法分别制备2%Fe2O3-10%Cr2O3/TiO2、4%Fe2O3-8%Cr2O3/TiO2、6%Fe2O3-6%Cr2O3/TiO2、8%Fe2O3-4%Cr2O3/TiO2与10%Fe2O3-2%Cr2O3/TiO2等5种催化剂样品。实验结果表明,制备的催化剂具有较好的结构,分散较为均匀。对于CO＋NO反应,Fe2O3-Cr2O3/TiO2系列催化剂具有较好的催化活性,NO的转化率都达到了100%。其中,10%Fe2O3-2%Cr2O3/TiO2样品具有最好的低温活性,H2-TPR结果表明,这是由于10%Fe2O3-2%Cr2O3/TiO2催化剂更易于被CO预还原。     

Fe2O3-Cr2O3/TiO2系列催化剂的结构和脱硝性能

研究以纳米TiO2为载体,浸渍负载过渡金属氧化物,以CO为还原剂的脱硝催化剂的脱硝性能。实验中以计算量的Ni(NO3)2和Fe(NO3)3混合溶液浸渍纳米TiO2粉末,室温下搅拌30 min至混合均匀,放入旋转蒸发器中,70℃下至水分蒸干为止;所得粉末在550℃下、空气气氛中焙烧4 h即得所需催化剂。用以上方法分别制备2%Fe2O3-10%Cr2O3/TiO2、4%Fe2O3-8%Cr2O3/TiO2、6%Fe2O3-6%Cr2O3/TiO2、8%Fe2O3-4%Cr2O3/TiO2与10%Fe2O3-2%Cr2O3/TiO2等5种催化剂样品。实验结果表明,制备的催化剂具有较好的结构,分散较为均匀。对于CO+NO反应,Fe2O3-Cr2O3/TiO2系列催化剂具有较好的催化活性,NO的转化率都达到了100%。其中,10%Fe2O3-2%Cr2O3/TiO2样品具有最好的低温活性,H2-TPR结果表明,这是由于10%Fe2O3-2%Cr2O3/TiO2催化剂更易于被CO预还原。     

CuCoOx／TiO2催化氧化NO性能研究

采用浸渍法制备了CuCoOx／TiO2催化剂,考察了焙烧温度、反应温度、氧含量、NO浓度和空间速度对催化剂催化氧化NO性能的影响,并考察了催化剂的抗硫抗水性能。XRD、TPR和BET分析表明,350℃焙烧的催化剂具有CuCo2O4尖晶石结构,比表面积大,对NO的氧化效果好。在空速为5000h^-1,NO进口浓度500mg／m^3,含氧量10％的条件下,反应温度300℃时NO转化率可达79．5％,250℃时NO转化率接近50％。该催化剂具有良好的单独抗SO2、抗H2O毒化性能,H2O和SO2同时存在时很快失活。该催化剂可用于不同时含H2O和SO2的含NO气体催化氧化后再吸收处理。     

Mo掺入CeO2/Al2O3选择性催化还原NO动力学研究

采用共混法制备不同系列Mo掺入催化剂（CeMoxOy/Al2O3）,研究了Mo掺入对CeO2/Al2O3选择性催化还原NO活性的优化,考察了内外扩散对脱硝性能的影响,并计算得出反应活化能,从动力学角度考察了Mo掺入对脱硝活性反应速率的影响。结果表明,Al/Ce/Mo元素摩尔比为5：1：0.15,空速为7 200 h-1,煅烧温度为550 ℃时,催化剂在250~425 ℃内脱出NOx效率均大于90%;催化剂平均粒径小于40目时,空速大于105 h-1时,内外扩散的影响可以忽略不计, CeMoxOy/Al2O3催化反应为一级反应,其中NH3和O2反应级数近似为0级。 CeMo0.15Oy/Al2O3活化能为36.57 kJ·mol-1,Mo的添加有效的减小了催化剂的表观反应活化能,增加了反应速率,提高了催化活性。     

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TiO_2-V_2O_5-WO_3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TiO_2-V_2O_5-WO_3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TiO_2-V_2O_5-WO_3催化剂低温改性助剂。     

H2O和SO2对V2O5-WO3/TiO2催化剂催化氧化NO的影响

研究了在120℃的反应温度下,H2O和SO2对V2O5-WO3TiO2催化剂选择性催化氧化(SCO)NO的影响.结果表明,在H2O和SO2存在的情况下催化剂失活很快,停止通入H2O和SO2后活性不能恢复,但在加热到250℃后催化活性基本恢复.FT-IR分析表明,催化剂表面形成了金属硝酸盐和Ti的硫酸盐,对催化活性有一定...     

H2O和SO2对V2O5-WO3/TiO2催化剂催化氧化NO的影响

研究了在120℃的反应温度下,H2O和SO2对V2O5-WO3/TiO2催化剂选择性催化氧化（SCO）NO的影响。结果表明,在H2O和SO2存在的情况下催化剂失活很快,停止通入H2O和SO2后活性不能恢复,但在加热到250℃后催化活性基本恢复。FT-IR分析表明,催化剂表面形成了金属硝酸盐和Ti的硫酸盐,对催化活性有一定影响,但不影响催化剂在250℃下催化活性的恢复。SO2、H2O和NO的竞争吸附与SO2和NO2的铅室反应是影响催化剂活性的主要原因。     

负载V2O5-WO3／TiO2掺炭纤维脱除烟气中Hg^0

通过固定床实验系统研究烟气脱除零价汞的实验,首先研究了滤袋常用的聚苯硫醚（polyphenylene sulfide,PPS）以及活性炭纤维（activated carbon fiber,ACF）在不同温度、不同气体组分下负载V2O5-WO3／TiO2催化剂,对模拟燃煤烟气中零价汞（Hg^0）的脱除效果。然后对比研究了活性炭纤维协同滤袋常用纤维负载催化剂后,对模拟燃煤烟气中Hg^0的脱除性能。结果表明,在汞蒸气人口浓度为50μg／m^3,纯N2气氛下,当温度为25℃时,两者脱除率均能达到99％,当温度为200℃,负载催化剂的活性炭纤维脱除率在30％左右,PPS纤维仅为10％左右。在200℃情况下,模拟烟气的组分为N2＋O2时,2种纤维的Hg^0脱除率提高了10％～20％,当在混合气体中添加0．01％。后,负载催化剂的PPS纤维Hg^0脱除率能达到80％,活性炭纤维Hg^0脱除率能达到98％。当温度为200℃,模拟烟气的组分为N2＋O2＋HCl时,不同性能掺炭纤维负载催化剂后Hg^0脱除率在69％～95％范围之间变化,其中PPS掺炭纤维对Hg^0脱除效率最高达到95％,因此,负载V2O5-WO3／TiO2催化剂的PPS掺炭纤维能在高温烟气中保持较高的Hg^0脱除率。     

F和S共掺V2O5/TiO2催化剂对NH3-SCR活性的影响

在V2O5/TiO2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。     

锰掺杂WO3-TiO2复合光催化剂的制备及其性能研究

溶胶-凝胶和浸渍相结合的方法制备锰掺杂WO3-TiO2复合光催化剂,RXD表征,考察WO3和Mn2+掺入量、焙烧温度、焙烧时间及催化剂用量对光催化降解甲基橙的影响。结果表明,500℃焙烧2h,掺杂量n（Mn2+）∶n（WO3）∶n（TiO2）＝0.8∶1∶100时,光催化活性最高,光催化降解甲基橙溶液,120min后,降解率达90%, 比单纯 TiO2的光催化活性提高81%。     

焦炭负载改性纳米TiO2阳光催化降解染料模拟废水的初步研究

以焦炭为载体,Na2SiO3为粘结剂,制备了负载型铁改性纳米TiO2光催化剂,并研究了该催化剂在太阳光照射下降解亚甲基兰染料废水的效果,通过正交和单因素优化试验,探讨了影响染料废水降解效果的主要因素,研究结果表明,影响降解因素的大小次序是:煅烧时间＞铁掺杂量＞Na2SiO3质量百分比＞煅烧温度.本光催化剂制备的最佳制备条件是:以20%的Na2SiO3溶液为粘结剂,掺杂2%的Fe,400℃煅烧温度下煅烧3 h.以太阳光为光源,亚甲基兰染料废水的降解率可达到87.1%.