商业V2O5-WO3/TiO2脱硝催化剂砷中毒机理

采用浸渍法模拟商业V₂O₅-WO₃/TiO₂脱硝催化剂的砷中毒,并对不同As/V摩尔比中毒的催化剂进行脱硝实验测试,发现随着As中毒程度加深,催化剂的NO_x转化率随之降低.当测试温度为400℃时,新鲜V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂NO_x转化率有96.45%,而当As/V摩尔比到0.2的时候,As中毒催化剂的NO_x转化率降低至不足67%.采用XRD、BET、SEM、in situ DRIFTS和H₂-TPR等多种表征方法对As中毒前后催化剂的物性结构、表面物质的存在形式以及氧化还原性能的对比研究,结果显示As₂O₃堵塞催化剂微孔结构,导致催化剂表面微孔数量的减少,As₂O₅涂覆催化剂表面,进而阻碍了气相成分参与多相催化反应;As的引入使得表面形貌略有变差,并未导致催化剂晶型的变化,且As及其化合物在催化剂表面分散度较高.As会与催化剂表面的羟基作用形成As-OH,抑制催化剂酸性,尤其对Lewis酸的抑制效果明显;As中毒后的催化氧化还原能力增强.     

γ-Al2O3对SCR脱硝催化剂V2O5-WO3/TiO2的改性研究

采用溶胶凝胶法制备了不同γ-Al₂O₃含量的钛铝复合载体,以此为载体采用浸渍法负载V₂O₅和WO₃制备了一系列催化剂。采用X射线衍射(XRD)、比表面积测定(BET)、程序升温还原(H₂-TPR)、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)等表征技术对催化剂表面形态进行分析,同时在模拟氨气选择性催化还原NO(NH₃-SCR)的反应条件下,对催化剂的脱硝反应活性和SO₂抗中毒进行考察。结果发现,TiO₂和γ-Al₂O₃之间的协同作用使得V₂O₅-WO₃/TiO₂-γ-Al₂O₃催化剂的脱硝效率及活性窗口明显优于单一载体制备的催化剂,表现出了良好的热稳定性和抗SO₂毒化能力,特别是V₂O₅-WO₃/TiO₂-15% γ-Al₂O₃在310~460 ℃,NO的转化率均在80%以上,反应窗口最宽。各种表征结果表明,TiO₂-γ-Al₂O₃复合载体中γ-Al₂O₃高度分散在TiO₂上,复合载体具有较大的比表面积,同时具有较强的还原能力。     

SCR脱硝催化剂失活及其原因研究

以运行后的蜂窝型SCR（Selective catalytic reduction）催化剂和新鲜催化剂为研究对象。应用红外光谱、氮气吸脱附、X射线衍射、电镜扫描等手段对新鲜催化剂及运行后催化剂进行表征。结果表明,运行后催化剂表面官能团发生了变化,比表面积严重降低,载体（TiO₂）产生了型变,并且催化剂表面微粒出现了团聚现象。对运行后催化剂活性降低的原因进行了研究,结果表明,脱硝催化剂在运行过程中遭遇了突发性高温(如t> 650℃),导致活性出现劣化。此外,催化剂表面沉积物中水溶性离子及砷、磷等物质也对催化活性产生了影响。     

纳米负载型V2O5-WO3/TiO2催化剂碱中毒及再生研究

实验制备了陶瓷颗粒为骨架的纳米级V₂O₅-WO₃/TiO₂(C)催化剂。采用浸渍法模拟碱金属中毒,研究了中毒及再生对催化剂脱硝活性的影响,运用XRD、FT-IR、H₂-TPR、XPS技术表征分析了碱金属对催化剂的失活作用。实验表明,碱金属能使催化剂活性降低,钾的毒性大于钠。FT-IR结果显示,催化剂以Lewis酸作为活性酸位。H₂-TPR、XPS结果表明,钾的加入降低了催化剂的氧化能力,主要影响了催化剂表面的吸附氧。采用单纯的水洗方法并不能提高催化剂活性,而酸洗再生后催化剂在较高反应温度下活性得到较好的恢复。     

负载型V2O5-WO3/TiO2催化剂的砷中毒研究

在实验室模拟了负载型V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂砷的中毒。采用催化剂活性测试,NH₃-TPD、H₂-TPR、XPS技术表征催化剂中毒特性。实验表明,砷中毒使催化剂活性降低明显。NH₃-TPD、H₂-TPR、XPS表征结果表明,As中毒使催化剂表面酸性降低,催化剂中W、Ti化学形态不受砷中毒的影响,而砷中毒改变了催化剂表面钒的化学形态,认为酸性降低和钒化学形态的改变引起了催化剂的中毒。     

NaCl与Hg0对V2O5-WO3/TiO2SCR脱硝催化剂的协同作用研究

制备了纳米级V₂O₅-WO₃/TiO₂脱硝催化剂,采用浸渍法模拟催化剂NaCl中毒,吸附法模拟单质汞Hg⁰作用于催化剂,运用X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜(SEM)、比表面积分析(BET)、NH₃程序升温脱附(NH₃-TPD)、傅里叶变换红外光谱分析(FT-IR)等技术表征分析了NaCl和Hg⁰对催化剂性能的影响。同时,结合已有的研究分析,提出两者对催化剂的作用机理。实验结果表明,NaCl的添加会造成催化剂表面团聚黏结,催化剂比表面积减小,且NaCl负载量越大,对催化剂毒害作用越大。Na会中和催化剂的Brønsted酸性位(V-OH),最终形成-V-O-Na及Cl-V-O-Na,造成催化剂失活。Hg⁰对催化剂的表面形貌及物相组成没有影响,并主要通过吸附在催化剂的V活性位上使其脱硝性能有所减弱。当NaCl和Hg⁰同时存在时,吸附的Hg会与NaCl中引入的Cl结合,形成HgCl、HgCl₂,并部分取代-Na,最终形成-V-O…Hg及-V-O-Hg-Cl。     

砷中毒商业V2O5-WO3/TiO2催化剂再生研究

采用FeCl₃和2,4,6-三巯基三嗪(TMT)溶液分别清洗再生砷(As)中毒商业V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂,通过BET、 XRD、 XRF、 in situ DRIFTS以及H₂-TPR等表征方法对清洗再生前后催化剂理化性质进行分析.研究发现,清洗后催化剂脱硝活性有极大地恢复, 20 mg·mL^-1 FeCl₃和0.5%TMT溶液再生30 min时最佳As去除率分别为83.67%和94.57%.清洗后,阻塞在催化剂微孔和中孔中的AsO_x被清除,因此再生后催化剂比表面积和孔体积均有所增大而平均孔径略有减小.同时, FeCl₃和2,4,6-TMT溶液清洗再生后催化剂表面Br?nsted和Lewis酸强度均有所增加,这可能是再生催化剂催化性能提高的主要原因.     

V2O5-CuO/TiO2催化剂中低温选择性催化NOx还原研究

浸渍法制备了一系列V₂O₅-CuO/TiO₂催化剂,考察中低温(200~300℃)条件下,以氨为还原剂选择性催化还原NO_x的活性,并利用比表面积及微孔孔隙分析仪(BET)、X射线衍射(XRD)对催化剂进行微观表征和分析。结果表明,500℃焙烧的2V16Cu/TiO₂催化剂展示了最佳的中低温催化活性和较宽的活性温度范围,在空速6.0×10⁴ h^-1、225℃条件下,NO_x转化率达97.3%,250℃时达到100%,温度升至300℃,催化活性仍保持在100%。XRD结果表明,随着Cu负载量的增加,逐渐显现CuO的特征峰。结合活性评价数据说明,CuO是VCu/TiO₂催化剂的主要活性组分之一,是降低SCR催化反应温度的重要因素。BET结果表明,CuO的负载对钒钛催化剂的表面结构有较大影响。耐硫性实验结果表明,添加钒氧化物制备的2V16Cu/TiO₂催化剂的抗硫性能有所改善。     

制备方法对V2O5/WO3-TiO2催化剂脱除柴油车尾气中NOx的影响

分别采用普通浸渍法(VWTi-con)和超声辅助浸渍法(VWTi-HUST)制备了V2O5/WO3-TiO2催化剂,并用X射线衍射、扫描电镜、拉曼光谱和X射线光电子能谱等技术对催化剂进行了表征,评价了水热老化前后两种催化剂的NH3-SCR脱除模拟柴油车尾气中NOx的反应活性,并与国外成熟商品催化剂进行了比较.结果表明,制备方法可影响V2O5/WO3-TiO2催化剂的水热稳定性,VWTi-con催化剂老化后几乎完全失活,而VWTi-HUST具有优异的水热稳定性,与国外成熟商品催化剂性能相当.与传统浸渍法相比,超声辅助浸渍法增强了活性物种和载体的相互作用,提高了活性组分的分散性等.采用该法制备的VWTi-HUST催化剂将具有较强的商业应用性;台架试验正在进行中,以期满足柴油车国IV排放标准的要求.     

V2O5/赤铁矿催化剂结构及其NH3选择性催化还原NOx性能

以水热合成针铁矿为前驱体浸渍偏钒酸铵,分别于300,400和500℃空气中焙烧,制备了不同活性组分负载量的V₂O₅/赤铁矿（V/H）催化剂,用于氨选择性催化还原（SCR）脱硝。采用X射线衍射、透射电子显微镜、比表面积分析仪、程序升温还原及程序升温脱附等方法对催化剂结构进行了表征,并用标气配制模拟烟气进行了脱硝实验。结果表明,300℃煅烧3%V/H催化剂当烟气温度为250-300℃时NO转化率均可达95%以上;当配气中单独加入水蒸气或低浓度SO₂（0.01%）时,V/H催化脱硝的活性不受影响;当系统加入高浓度的SO₂（0.03%与0.05%）或同时添加H₂O与SO₂时,SCR脱硝效率下降,其机制可能是SO₂在催化剂表面竞争吸附所致,停止添加后,催化活性迅速恢复。     

燃煤电厂SCR催化剂的失活及再生实验研究

对某燃煤电站脱硝系统已运行24000 h的SCR催化剂进行活性测试,利用XRD、BET、XRF、FT-IR和XPS等表征手段分析发现,催化剂出现微、中孔堵塞及活性物质氧化等问题,导致催化剂失活。采用水洗和酸洗方法清除催化剂孔道中的堵塞物,发现水洗能还原部分V物质而酸洗能恢复催化剂表面的活性位并均匀负载具有提高活性位酸性作用的硫物种。对水洗后的催化剂进行SO_2硫化处理,发现相比酸洗Br■nsted和Lewis酸性位强度提高的同时Lewis酸性位密度也提高。再生处理后,酸洗在250℃以上活性恢复到新鲜催化剂水平,450℃硫化催化剂活性在380℃达到新鲜催化剂活性的104.6%。     

V2O5-WO3/TiO2催化剂氨法SCR脱硝反应动力学研究

In this work, a kinetic study of the selective catalytic reduction of NO with NH3 has been carried out. After proving the operating condition that the effect of intraphase diffusion and interphase mass-transfer processes can be ignored, the selective catalytic reduction of NO with NH3 on the catalytic activity of V2O5-WO3/TiO2 has been carried out with fixing the feed gas flow rate and composition （ NO, NH3, O2 ） while varying the catalyst loading. Based on the experimental results of NO removal efficiency, the empirical catalytic reaction rate equation of NO with NH3 has been obtained using differential analysis. The experimental result is further proved by the graphic integral method at the temperature from 320℃to 400 ℃ The reaction order is 1 to NO and zero to NH3. The reaction follows the Eley-Rideal mechanism model.     

Cr负载V2O5-WO3/TiO2催化剂的低温NH3-SCR脱硝活性

采用浸渍法制备了一系列不同Cr负载量的CrO_x-V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂, 研究了Cr改性对该催化剂脱硝活性及抗硫性能的影响. 结果表明, Cr的引入使V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂的低温NO_x去除效果和抗硫性能显著提升. Cr的负载量为3%(以Cr₂O₃计算质量分数)时, 催化剂具有最佳的低温脱硝活性和N₂选择性. 结构表征结果表明, 改性催化剂中Cr元素主要以Cr³⁺形式存在, Cr的引入使催化剂的氧化性能明显提升, 并使表面弱酸位点、 强酸位点和催化剂表面吸附氧数量增多. XPS分析结果表明, Cr能使催化剂中V⁵⁺/V⁴⁺比例降低, 促进催化剂中自由电子的迁移. In situ DRIFTs表征结果显示, Cr的引入能促进NO与吸附在Brönsted酸位点上的NH₃在低温条件下反应, 从而使催化剂具有更好的低温脱硝活性. UV-Vis光谱分析结果表明, CrO_x负载量提高会显著增加高价态Cr的烧结聚集. 同时, 提出了一种选择性催化还原(SCR)反应中Cr-V协同催化的机理.     

钠盐对V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂NH_3-SCR反应活性的影响

采用浸渍法制备了V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂,并通过浸渍不同浓度的Na_2SO_4和NaCl,研究了不同的钠盐种类及含量对催化剂NH_3-SCR反应活性的影响,以考察催化剂的抗碱性,并采用BET、XRD、XPS、FT-IR和NH_3-TPD等测试技术对催化剂进行了结构与性能表征.研究结果表明钠盐降低了催化剂的比表面积,导致催化剂表面V~(5+)=O和V-OH酸性位点数量以及表面化学吸附氧含量降低,从而降低了催化剂的反应活性.催化剂钠盐中毒后NO转化率显著降低,脱硝温度窗口变窄.     

Co－Mo／MgO－Al_2O_3水煤气耐硫变换催化剂失活的研究

利用Ｘ－射线衍射、扫描电镜、拉曼光谱、等离子发射光谱和比表面测定等方法研究了不同状态下失活及新鲜催化剂的结构，杂质种类及含量。结果表明，超温使催化剂晶化明显，制备方法对催化剂结构有直接影响，再生使其强度降低，条形催化剂比较容易粉化。无机杂质是次要的失活原因。     

Improving the denitration performance and K-poisoning resistance of the V2O5-WO3/TiO2 catalyst by Ce4+ and Zr4+ co-doping

A series of V₂O₅-WO₃/TiO₂-ZrO₂, V₂O₅-WO₃/TiO₂-CeO₂, and V₂O₅-WO₃/TiO₂-CeO₂-ZrO₂ catalysts were synthesized to improve the selective catalytic reduction (SCR) performance and the K-poisoning resistance of a V₂O₅-WO₃/TiO₂ catalyst. The physicochemical properties were investigated by using XRD, BET, NH₃-TPD, H₂-TPR, and XPS, and the catalytic performance and K-poisoning resistance were evaluated via a NH₃-SCR model reaction. Ce⁴⁺ and Zr⁴⁺ co-doping were found to enhance the conversion of NO_x, and exhibit the best K-poisoning resistance owing to the largest BET-specific surface area, pore volume, and total acid site concentration, as well as the minimal effects on the surface acidity and redox ability from K poisoning. The V₂O₅-WO₃/TiO₂-CeO₂-ZrO₂ catalyst also presents outstanding H₂O + SO₂ tolerance. Finally, the in situ DRIFTS reveals that the NH₃-SCR reaction over the V₂O₅-WO₃/TiO₂-CeO₂-ZrO₂ catalyst follows an L-H mechanism, and that K poisoning does not change the reaction mechanism.     

A commercial V2O5-WO3/TiO2 catalyst used at an NH3-SCR deNOx process in an oil-fired power plant: cause of an increase in deNOxing and NH3 oxidation performances at low temperatures

Research on Chemical Intermediates - The extent of both NOx removal and NH3 oxidation in the selective reduction of NOx by NH3 over a sample of a commercial V2O5-WO3/TiO2 catalyst that had been...     

Kinetic study of propane dehydrogenation and catalyst deactivation over Pt-Sn/Al2O3 catalyst

The kinetics of propane dehydrogenation and catalyst deactivation over Pt-Sn/Al₂O₃ catalyst were studied. Performance test runs were carried out in a fixed-bed integral reactor. Using a power-law rate expression for the surface reaction kinetics and independent law for deactivation kinetics, the experimental data were analyzed both by integral and a novel differential method of analysis and the results were compared. To avoid fluctuation of time-derivatives of conversion required for differential analysis, the conversion-time data were first fitted with appropriate functions. While the time-zero and rate constant of reaction were largely insensitive to the function employed, the rate constant of deactivation was much more sensitive to the function form. The advantage of the proposed differential method, however, is that the integration of the rate expression is not necessary which otherwise could be complicated or impossible. It was also found that the reaction is not limited by external and internal mass transfer limitations, implying that the employed kinetics could be considered as intrinsic ones.