Fe、Ce改性锰钛催化剂的制备及其低温脱硝性能研究

为解决目前高温脱硝催化剂温区窄、易失活和中毒的问题,制备了Fe,Ce改性的MnO_x-TiO_2低温脱硝催化剂。0.08Fe0.05Ce/MnO_x-TiO_2催化剂脱硝效率达到90%以上的温区最宽,达到了99～374℃。XRD、BET测试表明催化剂的活性组分在TiO_2载体上的分散性提高,催化剂的比表面积增加。XPS分析结果表明催化剂表面化学吸附氧增加,Mn以MnO_2和Mn_2O_3的形式存在,Ce和Fe的加入促进了MnO_2和Mn_2O_3之间的转化,有利于脱硝反应的进行。H_2-TPR、NH_3-TPD分析结果表明催化剂表面的弱酸和中强酸含量提高,低温氧化还原能力提高。     

三聚氰胺海绵基高效柔性脱硝催化材料的合成及性能研究

采用两步水热法在三聚氰胺海绵碳泡沫基底(MF)上原位合成MnCo纳米阵列脱硝催化剂用于NH3选择性催化还原NOx,并研究了Co改性对Mn-MF低温性能的影响.结果表明:Co改性可以显著提高Mn-MF的低温活性、N2选择性以及抗水抗硫性能;Mn2 Co-MF催化剂具有相对最优的低温活性,在140～220℃温度区间内,其脱硝效率可达90％以上.此外,通过SEM、XRD、XPS和H2-TPR、NH3-TPD等不同表征手段探讨了Mn2 Co-MF催化剂的催化性能、氧化还原性能和结构之间的关系;Co的引入不仅可以增大催化剂的比表面积和孔容,而且还可以促进Mn2 Co-MF催化剂表面氧物种的富集,能够产生更多的酸性位点,提高催化剂的还原性,从而提高其活性.     

MnO_x的掺杂对CeO_2/AC催化剂NH_3选择性催化还原NO_x性能的影响

采用浸渍法制备了MnO_x掺杂的CeO_2/AC催化剂,考察了MnO_x的掺杂对催化剂的低温NH_3选择性催化还原NO_x的性能的影响,并采用了XRD、NH_3-TPD、H_2-TPR对催化剂进行了表征。结果表明,MnO_x的掺杂提高了催化剂的表面酸性和氧化还原性能,从而使催化剂在110℃以下的活性得以提升,但催化剂在120℃以上的活性则随着MnO_x的掺杂量的增加而降低。与其他催化剂相比,Ce/Mn比为4∶1的催化剂在整个温度区间都具有较好的活性,而且该催化剂在210℃下具有较好的抗SO_2中毒能力。     

Ni／CNTs及钙改性Ni／CNTs催化剂在二氧化碳甲烷化反应中性能

分别以碳纳米管（CNTs）和活性氧化铝（Al2O3）为载体,通过浸渍法制备了负载型镍基催化剂和钙改性的镍基催化剂,用二氧化碳甲炕化反应评价其催化性能,通过X射线衍射（XRD）、程序升温还原（H2-TPR）、程序升温脱附（H2-TPD）和氮气等温吸附脱附等手段对催化剂进行表征,结果表明,Ni／CNTs催化剂中的镍物种比Ni／Al2O3中的镍物种容易还原,同时钙改性Ni／CNTs催化剂更能促进镍物种的还原,添加钙可以促进CNTs载体催化剂的分散度,这些特性能提高钙改性Ni／CNTs催化剂的催化活性和稳定性。     

NH3选择性催化还原NOx催化剂及其中毒研究进展

选择性催化还原(SCR)技术广泛应用于燃煤电厂锅炉的烟气脱硝过程中,SCR工艺中的核心是高效稳定的催化剂.如何提高SCR催化剂的脱硝效率、稳定性和抗中毒能力,一直是国内外科研人员的研究重点之一.目前钒基催化剂广泛应用于工业生产中,但钒基催化剂具有生物毒性,操作温度高且N2选择性低,因此对环境友好且稳定高效的新型催化剂成...     

Mn基低温SCR脱硝催化剂的研究进展

催化剂是选择性催化还原(SCR)脱硝技术的核心,催化剂的低温活性主要受活性成分和载体的影响。Mn基脱硝催化剂已成为低温烟气脱硝领域的研究热点,其种类繁多,不同元素的掺杂和催化剂载体的选择对其脱硝活性和抗硫抗水性能影响较大。按催化剂载体的类型对Mn基低温脱硝催化剂进行综述,并展望了碳纳米管在用作Mn基低温脱硝催化剂载体的应用前景。     

Ce-MnO_x/TiO_2-ZrO_2低温选择催化还原NO活性和抗毒性研究

采用溶胶-凝胶法制备TiO_2-ZrO_2载体,以硝酸锰为前驱体采用柠檬酸溶液浸渍法制备Ce(n)-MnO_x/TiO_2-ZrO_2复合催化剂。通过XRD、SEM-EDS、XPS等测试方法对催化剂的物化性能进行表征分析,并进行NH_3选择性催化还原NO实验,考察其在低温下的活性及抗水抗硫性能。结果表明,Ce-Mn氧化物和TiO_2-ZrO_2载体间发生了相互作用,后者结晶度发生变化。与MnO_x/TiO_2-ZrO_2比较,Ce(n)-MnO_x/TiO_2-ZrO_2中Mn~(4+)的含量提高。Ce元素以Ce~(4+)、Ce~(3+)存在于Ce(n)-MnO_x/TiO_2-ZrO_2中,在催化反应中能起到传递电子、离子和储氧的作用,提高催化剂的氧化还原能力,同时Ce元素的电离能和电负性要远小于Mn元素,优先于Mn发生化学反应,保护Mn元素的活性。Ce(0.2)-MnO_x/TiO_2-ZrO_2的颗粒分散均匀、粒径达到20nm左右。制备的Ce(n)-MnO_x/TiO_2-ZrO_2催化剂的低温活性和抗毒性都优于MnO_x/TiO_2-ZrO_2,其中Ce(0.2)-MnO_x/TiO_2-ZrO_2在80℃时脱硝效率为94%;100℃时脱硝效率达到100%,在同时通入5%H2O和100mg/m3 SO_2后,脱硝效率缓慢下降,反应210min降到85%后趋于稳定。     

Mn-HAP基低温SCR催化剂的制备及抗硫中毒性能

低温选择性催化还原(SCR)脱硝是工业烟气末端治理的重要技术, 强化催化剂硫抗性是低温SCR领域内亟待解决的问题。本研究以羟基磷灰石(HAP)为载体、Mn为活性组分通过共沉淀法成功合成了Mn-HAP低温(100~200℃)脱硝催化剂, 探究了其脱硝性能及金属硫酸盐和硫酸铵的中毒特性。结果表明: 以HAP作为活性组分Mn的载体能一定程度上提高催化剂的抗硫性。当反应温度为140 ℃时, SCR催化剂脱硝效率达到100%, 金属硫酸盐相较硫酸铵对催化剂低温脱硝活性的影响更显著, 120 ℃时脱硝效率分别降低37.40%和8.83%。不同手段分析表明, 不同表面硫物种均会不同程度地降低催化剂比表面积并改变活性Mn氧化态。金属硫酸盐显著降低Mn⁴⁺/Mn比例是造成催化剂失活的主要原因。     

Fe、Ce双助剂增强型Nb/TiO2催化剂的制备及其NH3-SCR性能研究

采用柠檬酸络和法制备了Fe、Ce改性的系列Nb-Fe-Ce/TiO_2催化剂,考察了Fe、Ce助剂的引入对Nb/TiO_2催化剂的低温活性和反应温度窗口的影响。通过X射线衍射(XRD)、氮气吸附–脱附(BET)、热重(TG)、程序升温还原(H_2-TPR)等手段对催化剂进行了表征。结果表明,Fe、Ce改性的Nb/TiO_2催化剂在NH_3-SCR反应中表现出较优的低温脱硝活性和较宽的操作温度窗口。优化配方后得到的10%Nb-0.7%Fe-3%Ce-TiO_2催化剂,在300℃时,其对NO转化率达100%,操作温度窗口为T_(80)为225～500℃,这可能归因于Fe、Ce助剂引入后催化剂具有较强的Nb-Fe-Ce-Ti相互作用力和较好的氧化还原性能。     

铁基柱撑凹凸棒土的制备及低温选择性催化还原NOx性能研究

以天然的凹凸棒土(ATP)为原料,通过离子交换法、浸渍法制得V2O5负载Fe2O3柱撑凹凸棒土(V2O5/Fe-P ATP),并考查了催化剂(V2O5/Fe-P ATP)低温选择性催化还原NO的活性。运用XRD、红外光谱、扫描电镜、比表面积、孔结构对催化剂进行表征。实验发现,通过Fe2O3柱撑改性的凹凸棒土对于低温选择性催化还原NO具有很好的活性,尤其当温度为220℃时,NO的脱硝效率可达到90%以上。     

锰基低温NH3-SCR脱硝催化剂的研究概述

氨气选择性催化还原技术(NH3-SCR)因利用NH3作为还原剂实现NOx的高效转化而受到广泛关注.虽然V2 O5-WO3(MoO3)/TiO2催化剂已经投入商业化应用,但为了满足更高和更复杂的实际性应用需求,特别是针对低温脱硝催化剂的开发仍然刺激着新型催化剂的发展.在诸多金属氧化物催化剂中,锰氧化物由于具有多变的阳离子价态、表面不稳定氧和优异的氧化还原性能,在低温NH3-SCR反应中展现出巨大的潜力.然而,目前锰基脱硝催化剂的效率仍受制于NOx的转化率、N2选择性、工作温度窗口以及失活物质(SO2和H2 O、碱/碱土金属、重金属等)的影响.因此,近年来研究者们主要针对以上四个方面致力于提高锰基低温催化剂的性能,并取得了丰硕的成果,在充分利用锰氧化物优势的前提下大幅提升了其在低温下的工作效率.除了研究单一锰氧化物的效率外,研究者们通过水热法、水浴法、浸渍法等多种合成方法将过渡金属和稀土金属两类元素用于锰氧化物的修饰,复合和掺杂修饰之后所得的多元金属氧化物解决以上四个方面问题的能力显著提升.此外,通过研究负载锰氧化物的不同基底材料,如TiO2、Al2 O3、碳材料和无机非金属矿物等,也可以实现催化剂的效率和稳定性的提高.同时,通过深入探究锰基低温催化剂的相关反应机制,包括"Langmuir-Hinshelwood"机制、"Eley-Rideal"机制和"Fast SCR"反应机制,能够对提升催化剂的效率做出理论指导.文中主要总结了近年来研究人员对提升锰基低温催化剂的工作效率而做出的努力,分别介绍了锰基催化剂的挑战、针对锰氧化物的调控和相关反应机理等,概述了锰基低温催化剂所面临的问题并做出了展望,以期为制备高效稳定和环境友好的低温脱硝催化剂提供参考.     

核-壳结构纳米复合材料在脱硝中的应用

核-壳结构纳米复合材料基于壳对核的有效保护和核壳之间的相互作用而表现出优异的脱硝活性和抗毒性。从核-壳催化剂的制备方法及核壳组成对脱硝活性的影响进行了总结和讨论。采用化学沉积法、自组装法和水热法等制备方法,以TiO_2、CeO_2和Fe-ZSM-5分子筛等为壳结构时,能有效阻止SO_2对活性中心原子的毒化作用,从而提高脱硝催化剂的抗硫性。通过优化成核的活性组分和成壳的物质,有望制备出具有高活性和高稳定性的核-壳脱硝催化剂。     

四方相氧化锆基MnO_x-CeO_2负载型催化剂在低温NH_3-SCR中的应用

以纳米t-Zr O2为载体,用浸渍法制备出Mn Ox-Ce O2/t-Zr O2催化剂,考察了活性组分负载量、反应温度对催化剂NH3-SCR脱硝活性的影响,脱硝活性测试结果显示,在低温脱硝温度范围,催化剂脱硝效率随反应温度和活性组分负载量的增加而增加。反应温度为100℃时,2.5%Mn Ox-Ce O2/t-Zr O2脱硝效率为68.1%,15%Mn Ox-Ce O2/t-Zr O2脱硝效率达97.4%。XRD、BET、TPR等表征测试结果表明,催化剂表面具有良好的氧化还原能力,表面织构对NH3-SCR脱硝反应有利;NH3-TPD测试显示,Mn Ox-Ce O2/t-Zr O2催化剂表面NH3主要吸附在Lewis酸性位成配位态NH3,与气态NO反应生产中间产物NH2NO,最后分解为N2和H2O。     

选择性催化还原脱硝催化材料研究进展

氮氧化物(NO_x)是大气污染长久治理的重点,工业主流氨气选择性催化还原NO_x的技术核心是脱硝催化剂,研发环境友好型高效脱硝催化剂是世界环保的共同需求。简述了脱硝需求背景、脱硝催化剂应用现状及现存问题,概述了贵金属、金属氧化物及离子交换型分子筛3大类脱硝催化剂的研究进展;重点论述了环境友好型稀土基脱硝催化剂的研发历程,以及船用无毒选择性催化还原(SCR)脱硝催化剂的研究进展。我国自主研发的稀土基脱硝催化剂是第二种实现规模化工业应用的烟气脱硝催化剂,被国家三部委指定为钒基催化剂的替代产品,成为未来工业脱硝应用的重点新材料。从行业NO_x超低排放驱动及恶劣工况脱硝难度两方面,探讨了脱硝催化剂面临的新挑战,指出抗水硫中毒能力强的超低温催化剂、耐水热稳定性强的高温催化剂及脱硝催化剂多功能化治理其他污染物,是今后脱硝催化剂发展的重点。     

Fe-Mn/TiO2低温NH3-SCR脱硝催化剂的SO2中毒机理

Fe-Mn/TiO₂低温脱硝催化剂具有较高的低温活性和热稳定性,但抗SO₂能力差,不能满足工业应用要求。目前对于SO₂中毒位点以及中毒机理仍不明确。通过浸渍法制备了Fe-Mn/Ti、Fe/Ti、Mn/Ti,并在SO₂或NH₃-SCR气氛下对催化剂进行预硫化,通过TPD、H2-TPR、XRD、FTIR、XPS等表征手段对预硫化前后的样品进行表征,发现Ti、Fe/Ti、Mn/Ti和Fe-Mn/Ti催化剂预硫化后,Ti均发生硫酸化。在NH₃-SCR气氛比在SO₂气氛下催化剂中毒更严重,Fe加入后与Mn形成复合氧化物,改变Mn的存在状态,抑制Mn的硫酸化,但并没能阻止Ti的硫酸化。因此催化剂的抗毒性不仅要防止活性组分中毒,也需要防止载体中毒。     

氧化还原沉淀法制备MnO2/MWCNTs催化剂及其低温SCR活性

先用十二烷基硫酸钠(SDS)对多壁碳纳米管(MWCNTs)进行表面改性, 然后采用氧化还原沉淀法制得一系列的MnO₂/MWCNTs催化剂。考察了催化剂在80~180℃的选择性催化还原(SCR)反应活性, 并通过BET、XRD、FESEM、TEM、XPS和H₂-TPR等表征手段对催化剂的结构及性能进行分析。结果显示, MnO₂/MWCNTs催化剂在空速210 L/(g_cat·h)和温度140~180℃条件下, 脱硝效率达到85%~100%, 这明显优于等体积浸渍法制备的催化剂的低温SCR催化活性, 且10% MnO₂/MWCNTs催化剂的活性最优。分析结果表明, MnO₂/MWCNTs催化剂中MnO₂以纳米片状均匀分散在多壁碳纳米管载体表面; 弱结晶性的结构和高价锰, 较高的表面吸附含氧量及较强的低温区氧化还原能力是10% MnO₂/MWCNTs催化剂具有优异低温SCR活性的原因。另外, 和MnO_x/MWCNTs催化剂相比, 10% MnO₂/MWCNTs催化剂表现出良好的抗水和抗硫性能。     

Zr助剂对富氧条件下Ag/Al2O3选择性催化C3H6还原NO性能的影响

采用浸渍法制备了不同Zr助剂改性的Ag/Al_2O_3的Ag-Zr系列催化剂,在富氧条件下对比其对选择性催化还原NO的影响。采用XRD、H_2-TPR、NH_3-TPD和O_2-TPD技术对催化剂进行了表征。研究结果表明,以硝酸锆为Zr源的先浸渍Zr后浸渍Ag的1.5%Ag/1%Zr/Al_2O_3催化剂具有最好的催化活性,与Ag/Al_2_3催化剂相比,400℃和450℃的NO转化率分别提高了10%和8%。XRD表征表明少量Zr的添加增强了催化剂的体相储氧能力。H_2-TPR表征表明Zr助剂的添加提高了催化剂的低温活性。NH_3-TPD表明Zr助剂的添加可以增加催化剂的弱酸和中等强度酸中心。O_2-TPD表明Zr的添加显著增强了催化剂储氧能力,从而提高其对NO的催化还原性能。     

石墨烯基介孔锰铈氧化物催化剂:制备和低温催化还原NO

锰铈氧化物由于较强的氧化还原活性、优良的低温脱硝性能,已被广泛用于选择性催化还原(SCR)脱硝反应,但是锰铈氧化物存在活性组分易团聚、比表面积较低等问题,限制其催化剂活性的提高。本研究以介孔结构的石墨烯基SiO₂(G@SiO₂)纳米材料为模板,采用水热法制备了系列石墨烯基介孔锰铈氧化物(G@MnO_x-CeO₂)催化剂,并考察了该催化剂在低温下(100～300℃)的SCR脱硝性能。结果表明,与石墨烯基铈氧化物(G@CeO₂)相比,G@MnO_x-CeO₂催化剂具有较高脱硝活性。当Mn、Ce与模板G@SiO₂质量比分别为0.35、0.90时, G@Mn(0.35)Ce(0.9)催化剂的脱硝活性最佳, 220℃下NO转化率达到最高(80%)。添加适量MnO_x,提高了G@MnO_x-CeO₂催化剂的比表面积、孔容,降低了催化剂的结晶度;并且MnO_x<...     

CeO2修饰Mn-Fe-O复合材料及其NH3-SCR脱硝催化性能

氨选择性催化还原(NH3-SCR)技术需要进一步研发在相对较低温度(<300℃)下具有良好催化活性、高稳定性及环境友好的脱硝催化材料。本工作采用草酸共沉淀法制备Mn-Fe-O催化材料,并对其进行不同含量CeO2修饰,用于低温NH3-SCR脱硝催化反应。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、氮气吸附-脱附、X射线光电子能谱(XPS)、程序升温还原或脱附(H2-TPR、NH3-TPD)等手段对催化剂进行了表征。催化结果表明,在相同反应条件下适量CeO2修饰后的Mn-Fe-O样品比纯Mn-Fe-O表现出更优异的NH3-SCR脱硝催化性能,在80℃时NO转化率在95%以上,且具有较高的N2选择性。CeO2修饰提高了Mn-Fe-O氧化物表面的Fe^3+、Mn^3+和Mn4+含量及表面酸性位点数量,从而有助于NH3的吸附及催化反应的进行,并且Fe^2+/Fe^3+、Mn^2+/Mn^3+/Mn^4+以及Ce^3+/Ce^4+电子对之间的相互氧化还原反应提高了催化剂的氧化还原能力及稳定性。     

SnO_x-CeO_2-MnO_x/球状活性炭催化剂低温选择性催化还原NO

制备了系列锡氧化物改性SnO_x-CeO_2-MnO_x/球状活性炭(SAC)催化剂,研究了锡氧化物对催化剂脱硝活性的影响机制,并结合N_2吸附、XRD、XPS和NH_3-TPD等技术对催化剂物理化学性质进行表征。结果表明,向CeO_2-M n Ox/SAC中添加适量SnO_x后明显降低催化剂在低温区80~120℃的脱硝活性,但在200~280℃温度范围内Sn/Mn摩尔比为0.25的SnO_x-CeO_2-MnO_x/SAC催化剂对NO的转化率高于95.8%。添加适量Sn O2不仅不影响锰氧化物在载体表面的高分散性,而且可以改善CeO_2分散性;添加SnO_2提高了催化剂表面酸性,尤其是增加了催化剂表面中强酸位,有利于促进NH_3的吸附和活化脱氢,从而提高SnO_x-CeO_2-MnO_x/SAC较高温区SCR活性。