蜂窝式MnO_x/PG-CC催化剂的制备及低温选择性催化还原法脱硝性能

采用悬浮浆液法将凹凸棒石(PG)涂覆于堇青石蜂窝陶瓷(CC)基体上,制取PG-CC涂层载体,利用过饱和浸渍法负载MnOx制备MnOx/PG-CC催化剂应用于柴油车尾气SCR脱硝.考察了制备条件对催化剂低温SCR活性的影响,采用BET、SEM-EDS、XRD手段对催化剂的理化性质进行了分析表征,探讨了催化剂结构特性与活性间的构效关系.研究发现,堇青石基体经PG涂层后,对活性组分的一次负载量显著增加,由3%增至13%,对应的催化剂低温脱硝活性显著提高,在100℃脱硝活性由10%提高到78%.结果分析表明,堇青石基体经PG涂层后比表面积大幅度增加,可以承载更高的活性组分,且活性组分具有更好的分散性,从而使得催化剂的活性点增加;另一方面,PG涂层催化剂具有更高的表面Mn4+/Mn3+价态比,更有利于催化剂的低温选择性催化还原法(SCR)活性.活性组分Mn Ox与PG涂层之间的协同作用是导致催化剂低温SCR脱硝活性得以提升的关键因素.研究结果表明,通过对堇青石蜂窝基体进行凹凸棒石涂层后采用浸渍法负载锰氧化物,可制备出具有较高低温SCR活性的蜂窝式模块催化剂.     

钾盐沉积V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂的制备及再生

采用浸渍法制备钾盐沉积V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂,利用BET、FESEM、XRD和激光拉曼对催化剂进行表征.通过分析催化剂活性与理化性质,来考察钾盐沉积对V_2O_5-WO_3/TiO_2SCR催化剂脱硝活性的影响.考察了中毒前后、不同的再生方法和测试时间对氨气选择性催化还原NO的影响.结果表明,钾盐沉积的V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂随着钾盐溶液浓度的增加中毒能力越强.不同的再生方法使得钾盐沉积V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂的脱硝活性均有不同程度的提高.整体来说,水洗酸洗加钒的再生催化剂脱硝效率可以恢复到98%、99%左右.     

Mnx/SEP(海泡石)催化剂低温NH_3-SCR脱硝性能

以Mn(CH_3COO)_2和KMnO_4为前驱体,采用原位生长法在海泡石(SEP)载体表面负载锰氧化物,制备Mnx/SEP催化剂应用于低温SCR脱硝反应.分别考察了制备工艺及反应条件等因素对Mnx/SEP催化剂低温NH_3-SCR脱硝活性的影响.采用BET、XRD、SEM、XPS等表征手段对催化剂的结构和形貌进行表征分析.结果表明,在锰负载量为8 wt%、n(Mn(CH_3COO)_2)/n(KMnO_4)为3∶2时所制备的催化剂具有较佳的NH_3-SCR低温脱硝活性.当空速为10000 h~(-1)、反应温度在100—250℃区间时,转化率为100%,表明该催化剂具有高空速适应性.锰氧化物活性组分在海泡石表面的均匀分布和高的分散性使催化剂具有较大的有效比表面积,有利于催化剂NH_3-SCR反应;此外n(Mn(AC)_2)/n(KMnO_4)对催化剂表面活性物种形态特别是表面Mn~(4+)/Mn~(3+)比具有显著影响,进而与催化剂的低温SCR脱硝活性紧密相关.     

蜂窝状Ti_(0.14)Mn_(0.86)O_x/CH催化剂的制备及其低温NH_3-SCR脱硝性能

采用自蔓延高温合成法(SHS)以堇青石蜂窝陶瓷(CH)为基体制备了一系列Ti_(1-y)MnyO_x/CH整体式催化剂,应用于柴油车尾气氮氧化物净化.考察了制备参数(钛锰比、涂覆次数、点燃温度)和工况条件(空速,水蒸气)对催化剂低温SCR(选择性催化还原)脱硝活性的影响,采用X射线荧光光谱仪(XRF)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、比表面积(BET)等表征手段对催化剂的结构和形貌进行表征.结果表明,在Ti∶Mn=1∶6(物质的量之比),一次涂覆,点燃温度为350℃条件下所制备的催化剂具有最佳的NH_3-SCR脱硝活性,Ti_(0.14)Mn_(0.86)O_x/CH催化剂在空速为30000 h~(-1),氧气含量为3 vol%反应温度为150—250℃时反应条件为最优,催化剂在150℃以上具有良好的耐水性.Ti元素的添加提高了催化剂表面Mn~(4+)/Mn~(3+)比例,并使MnO_x呈无定形态均匀分散在Ti_(0.14)Mn_(0.86)O_x/CH催化剂表面,提高催化剂的低温SCR活性.     

锰基低温SCR脱硝催化剂抗硫抗水性能研究进展

锰基催化剂以其良好的低温脱硝活性受到越来越多的关注,在低温脱硝领域具有广阔的应用前景.然而,在实际应用过程中,反应气氛中存在的SO_2和H_2O容易造成催化剂中毒失活.本文分析了锰基催化剂在低温氨选择性催化还原(NH_3-SCR)过程中SO_2和H_2O的中毒机理,重点介绍了提高锰基催化剂抗硫抗水性方面的研究进展,从添加过渡金属助剂、改变形貌和改变制备方法等3个方向展开分析.最后针对目前锰基催化剂存在的问题,提出了改进意见,并对锰基脱硝催化剂未来的发展方向和应用前景进行了展望.     

稀土复合氧化物汽车排气净化催化剂的SO_2中毒及再生考察

一、引言 随着汽车工业的发展,汽车排气带来的环境污染问题日益突出。用于汽车排气净化催化剂的铂系金属,成本昂贵,资源缺乏,应找寻新的替代催化剂。自从1971年Libby提出稀土钙钛矿型催化剂可望用于汽车排气净化以来,各国先后开展研究,并且研究范围扩展到各种稀土复合氧化物,其氧化活性很高,但存在着严重的SO_2中毒问题。 本文对该类催化剂的SO_2中毒及再生进行了考察。通过比较,找到了抗SO_2中毒较好的催化剂,并发现了行之有效的对抗毒不足进行补偿的低温再生法。对该抗毒较好的催化剂改变反应条件,考察SO_2中毒情况,说明只要选择适当条件,该催化剂具有很大实际应用价值。     

V2O5/ACF催化剂用于烟气低温脱硝的研究

采用等体积浸渍法制备V_2O_5/ACF,CuO/ACF和Fe_2O_3/ACF催化剂,在H_2O和SO_2存在下,三种催化剂选择性催化还原(SCR)NO_x的活性依次为V_2O_5/ACF>CuO/ACF>Fe_2O_3/ACF.对V_2O_5/ACF催化剂中V_2O_5担载量、反应温度和反应空速对脱硝活性的研究表明,当H_2O和SO_2存在时,V_2O_5的最佳负载量为0.5wt%,在反应温度为180℃,空速为2000 h~(-1)时,NO转化率可达84%,表明该催化剂具有良好的抗H_2O和SO_2毒化的能力.     

Ce(x)Mn/TiO2-y催化剂低温NH3-SCR脱硝性能

以锐钛矿TiO₂(P25)为载体采用原位生长法负载锰氧化物制备了Mn/TiO₂催化剂,再以等体积浸渍-煅烧法对该催化剂掺杂氧化铈制备Ce(x)Mn/TiO₂-y催化剂用以烟气低温SCR脱硝.在固定锰负载量(质量分数为8%)的基础上,考察了铈掺杂量(铈锰摩尔比)、煅烧温度对催化剂SCR脱硝性能的影响.采用TEM、BET、XRD和XPS等手段表征了催化剂的理化结构特性.结果发现,当Ce/Mn的摩尔比例为1.0,煅烧温度为300℃时,Ce(1.0)Mn/TiO₂-300催化剂在150—300℃温度范围内、10500—27000 h^-1的空速范围内,能够保持90%以上的NO转化率.理化性能分析结果表明,煅烧温度对催化剂的微观形貌影响显著,随着煅烧温度的升高,Ce(1.0)Mn/TiO₂-500催化剂活性物种颗粒集聚明显、比表面积降低,且锰氧化物价态分布偏向于低价态;铈的掺杂有助于Ce(1.0)Mn/TiO₂-300催化剂活性物种在载体表面的均匀分散,可以促进产生更多的Mn4+物种和更多的吸附氧,有利于催化剂低温SCR脱硝性能的提升.     

助剂Fe添加对柱状MnO_x/PG-AC催化剂低温选择性催化还原(SCR)性能影响

采用等体积浸渍法制备Mn Ox/PG-AC、Mn Ox-Fe Oy/PG-AC催化剂,并通过X射线衍射(XRD)、X射线光电能谱(XPS)及场发射扫描(FESEM)等表征手段分析了Fe的掺杂对催化剂低温脱硝活性的影响.分析表明,助剂Fe的加入促进活性组分锰氧化物具有更好的分散性,为催化剂提供了更多的催化活性位点,同时助剂Fe的掺杂明显调控了活性组分Mn4+/Mn3+的价态比.一定量Fe的掺杂显著提高了催化剂的低温选择性催化还原(SCR)性能.当Fe/Mn的物质的量之比为0.8时,Mn Ox-Fe Oy/PG-AC/300℃催化剂表现出最佳的低温SCR脱硝活性     

锰基累托石低温NH3-SCR催化剂的制备方法

本文以天然累托石(REC)为载体,采用等体积浸渍法、共沉淀法和原位生长法负载MnOx制备Mn/REC催化剂用于烟气的低温SCR脱硝.采用XRD、SEM、TEM、BET、NH3-TPD和XPS等手段对催化剂的理化结构特性进行表征.考察制备方法及主要制备参数对催化剂理化性能及脱硝活性的影响,探讨影响催化剂低温SCR脱硝活性...     

负载型稀土复合氧化物燃烧催化剂的失活研究

本文探讨了负载型稀土复合氧化物燃烧催化剂在使用过程中失活的主要特征.通过XRD,TEM,BET比表面测定及不同使用期的活性测定.证实催化剂在使用后的4—8个月内,烧结是失活的主因;而XPS谱显示硫中毒有积累性,以SO_4~(2-)形式沉积于催化剂表面,构成了燃烧催化剂后期失活的主要因素.由于催化燃烧反应在较高的温度下进行,并充分供氧,所以积炭引起失活的可能性较小,这可以从孔容数据和一些电镜照片中得到证实.     

纳米负载型V2O5-WO3/TiO2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.     

凹凸棒石负载CuO催化剂脱除气态Hg~0

利用固定床反应器在模拟烟气条件下研究了凹凸棒石(PG)负载CuO催化剂(CuO/PG)对气态Hg~0的脱除.考察了CuO负载量、反应温度、烟气成分、SO_2浓度以及空速等对CuO/PG脱除Hg~0的影响,并利用逐级化学提取和程序升温脱附实验分析了CuO/PG上吸附Hg的形态.结果表明,CuO/PG对Hg~0具有较高的脱除能力,明显高于载体PG,且随CuO负载量的增加而增强(1%—8%);在150—250℃温度范围内,温度升高,CuO/PG对Hg~0的脱除能力降低;HCl对CuO/PG脱除Hg~0具有显著的促进作用,O2具有促进作用,H2O和SO_2具有抑制作用,NO的作用不明显;在6000—15000 h~(-1)空速范围内,空速降低,CuO/PG表现出了更好的脱除Hg~0的能力.逐级化学提取和程序升温脱附实验结果证实,CuO/PG对Hg~0的脱除是吸附和催化氧化的共同作用,Hg~0被氧化为Hg~(2+)的化合物并吸附在CuO/PG上.     

载镍活性炭低温脱硫及其制备影响因素研究

活性炭负载镍催化剂具有较好的低温脱硫性能。为研发适合钢铁企业烧结烟气低温脱硫的活性炭,以椰壳活性炭为研究对象,采用硝酸镍浸渍法制备载镍活性炭,使用模拟烧结烟气开展了炭基和载镍(0.5%、1%、2%、3%、4%)活性炭(0.5Ni/AC、1Ni/AC、2Ni/AC、3Ni/AC、4Ni/AC)脱硫实验,并通过扫描电镜和X射线衍射仪对炭基和催化剂进行表征。炭基脱硫性能研究结果表明,当反应温度为30℃时,炭基活性炭脱硫效果最好,反应温度越低对物理吸附越有利,反应温度越高对化学吸附越有利;分析表明炭基脱硫机理为SO_2、O_2和H_2O被活性炭吸附成为吸附态,主要在微孔条件下形成硫酸。载镍活性炭脱硫反应温度、空速和SO_2入口质量分数影响因素研究结果表明,反应温度为60℃时,1Ni/AC催化剂具有最佳的脱硫率,其保持100%脱硫率的时间长达120 min;脱硫剂的脱硫率随空速的升高而不断下降,低空速有利于反应的进行;SO_2的入口质量分数在0.1%~0.3%时,有利于脱硫反应的进行。分析脱硫前后催化剂表征结果可知,脱硫反应后会在活性炭孔表面出现大量脱硫产物,堵塞了活性炭孔道,覆盖了催化剂表面的活性位,中断了催化剂脱硫反应链。当焙烧温度大于900℃时,镍全部以单质镍形式存在于活性炭中;600~800℃焙烧温度条件下,脱硫剂具有较高的脱硫率,镍的主要存在形态为Ni O。当Ni的负载量为1%时,脱硫剂具有最好的脱硫效果。研究结果可为烧结烟气低温脱硫及多污染物协同治理提供借鉴。     

氧化铜活化过硫酸盐的界面反应机理

本文以苯酚为降解对象,系统性研究了氧化铜(CuO)活化过二硫酸盐(PDS)与过一硫酸盐(PMS)降解苯酚的界面反应机理.结果表明,CuO可高效活化PDS和PMS降解苯酚,电子顺磁共振(EPR)结果表明CuO/PDS体系中的活性物种有SO_4~(·-)、·OH和O_2~(·-),而CuO/PMS体系中主要存在O_~(·-)和~1O_2,猝灭实验结果表明CuO/PMS体系中O_2~(·-)起到了关键作用. CuO/PDS和CuO/PMS体系均可选择性降解具有给电子官能团的有机物.在CuO/PDS体系中,主要活化机理为富电子有机物通过取代表面羟基吸附于CuO表面,与CuO发生电子传递产生苯氧自由基,进一步可活化PDS和O_2产生SO_4~(·-)、·OH、O_2~(·-)等活性物种实现对有机物的降解.而在CuO/PMS体系中,PMS通过取代CuO表面羟基产生亚稳态中间体,与PMS及O_2~(·-)反应生成~1O_2实现对苯酚的降解,虽然体系中也存在与CuO/PDS体系中类似的苯氧自由基活化过程,但其对有机物降解的贡献较小.     

蜂窝状Mnx/PG-CC催化剂中低温CH_4-SCR脱硝性能

采用悬浮浆液法将凹凸棒石(PG)涂覆于堇菁石(CC)表面,制备PG-CC载体.将PG-CC载体以过饱和浸渍法经Mn(NO_3)_2前驱体溶液处理后依次干燥、煅烧制得Mnx/PG-CC整体式催化剂,应用于柴油车尾气净化处理.考察了制备参数(锰负载量、煅烧温度)和工况条件(氧气含量,CH_4/NO)对Mnx/PG-CC催化剂在CH_4-SCR反应中脱硝活性的影响.采用BET、FE-SEM、XRD、XPS和NO吸脱附等表征手段对催化剂的结构和形貌进行表征.结果表明,在锰负载量为11%、煅烧温度为300℃下所制得的催化剂具有较佳的CH_4-SCR脱硝活性,O_2含量为5%、CH_4/NO为1,反应温度为300℃时反应条件最优.锰氧化物活性组分在催化剂表面的高度分散和均匀分布有利于催化剂的CH_4-SCR脱硝活性提高,且有助于NO吸附在载体表面并形成硝酸盐中间体参与催化反应.     

以TiO2为载体的锰铈系低温SCR脱硝催化剂抗硫抗水性能研究进展

开发具有低温、高活性、高抗硫抗水性的NH₃-SCR脱硝催化剂成为目前广大学者的主要研究方向。锰铈催化剂因为其优异的低温活性而具有广阔的应用前景,但反应气氛中的SO₂和H₂O会使催化剂中毒。本文分析了以TiO₂为载体的锰铈基催化剂在低温氨选择性催化还原过程中SO₂和H₂O的中毒机理,重点从添加助剂和改变催化剂形貌两方面介绍了提高锰铈催化剂抗硫抗水性的研究进展。最后针对目前锰铈催化剂存在的问题对其研究方向进行了展望。     

金属有机骨架材料MOF-5催化吸附SO_2

采用溶剂热法制备金属有机骨架材料MOF-5催化剂,应用于SO_2的净化处理.采用XRD、SEM、TGA和N2吸脱附等表征手段对催化剂的结构和形貌进行表征.结果表明,溶剂热法所制备的MOF-5,具有规则的立方体结构,尺寸在2—3μm左右,且比表面积可达1024 m~2·g~-1,孔容可达0.65 cm~3·g~(-1).系统考察了不同温度条件下MOF-5催化剂对SO_2的吸附能力,表明在200℃以下,MOF-5催化剂对SO_2均具有较好的吸附能力,并且具有较好的使用寿命;25℃时MOF-5催化剂对SO_2的最大吸附量为4.3 mmol·g~(-1).吡啶吸附和CO_2-TPD分析表明溶剂热法制备的MOF-5晶体具有较多的酸性活性位和碱性活性位,有利于SO_2的吸附氧化及存储.运用in situ FTIR系统研究了SO_2在MOF-5催化剂表面的反应行为,表明MOF-5催化剂表面的主要生成产物为硫酸盐,特别是双齿双核硫酸盐居多.进一步对MOF-5催化剂吸附储存SO_2的反应机理进行了深入的探讨.     

ZrO2掺杂的V2O5/TiO2催化剂表征及催化还原NOx

采用共沉淀法制备出不同锆掺杂量的钛锆复合载体(TiO2-ZrO2),运用XRD和BET研究其微观结构,结果显示钛锆物质的量之比1∶1时复合载体具有最大的比表面积,可达256.01 m.2g-1.以此为载体制备了V2O5/TiO2-ZrO2催化剂,并添加少量CeO2对其改性.采用XRD、BET、H2-TPR、原位FT-IR等手段研究其活性组分的表面分散状态、氧化还原特性和表面酸性.结果显示,V2O5高度分散在载体上;与纯V2O5相比,复合载体上V2O5的还原峰向低温方向发生了偏移;催化剂表面包含了大量的B酸和L酸.模拟氨气催化还原NO(NH3-SCR)的脱硝反应活性测试表明,V2O5/TiO2-ZrO2催化剂具有较好的热稳定性和较宽的活性窗口,少量CeO2的加入提高了催化剂的低温活性.     

液相催化氧化吸收烟气中SO_2的研究

本文报告了水溶液催化氧化吸收烟气中的SO_2对各种因素,包括催化剂浓度和种类、反应温度、SO_2浓度和烟气流量,以及烟气中氧气含量和反应后溶液中SO_3~(2-)和SO_4(2-)浓度与催化剂浓度的定量关系进行了研究。当催化剂浓度为0.05mol/l,SO_2浓度1000—2000ppm,温度25℃时,SO_2吸收率85％以上。并初步讨论了液相催化氧化吸收SO_2反应机理。