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.     

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。     

SiO2掺杂对V2O5-WO3/TiO2脱硝催化性能的影响

采用溶胶凝胶法制备TiO2-SiO2载体,浸渍法制备出V2O5-WO3/TiO2-SiO2催化剂,利用BET、FESEM、XRD、TGA和激光拉曼对催化剂进行表征,研究催化剂的理化性质。以NH3为还原剂,考察反应温度、SiO2掺杂量、焙烧温度、空速和使用时间对SCR催化还原NO的性能影响。结果表明,V2O5-WO3/TiO2-SiO2催化剂最佳反应温度在250~350℃。SiO2掺杂能提高活性组分V2O5和WO3在载体表面的分散性,制备出的催化剂具有更大的比表面积和更宽的温度区间,提高脱硝活性及稳定性。SiO2掺杂量对催化剂性能影响较大,制备的催化剂中,TiO2/SiO2=2显示了最大催化活性,脱硝率均在60%以上,TiO2/SiO2=0.5制备的催化剂稳定性最差。焙烧温度对催化剂性能也有影响,焙烧温度在500和600℃时,最低脱硝率为58%和23%,最佳焙烧温度为400℃,脱硝率均在80%以上,具有优越的脱硝性能。实验结果还表明,空速对V2O5-WO3/TiO2-SiO2催化剂的影响不大,在20 000 h-1空速下催化剂的使用时间对脱硝率的影响也不大,48 h内能保持在99%左右,非常稳定。     

Ce掺杂改性对MnFe2O4低温选择性催化还原脱硝性能的影响研究

采用水热合成法制备了Ce掺杂MnFe2O4催化剂,用于低温选择性催化还原(SCR)脱硝.对催化剂晶型、脱硝性能和表面结构等进行分析,结果表明,Ce/(Fe+Mn)为0.5％(摩尔分数,下同)时催化剂表现出最优的SCR活性,80℃NO去除率可达100％;Ce/(Fe+Mn)分别为5.0％ 和10.0％ 时,催化剂80℃N...     

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。     

中试规模下蜂窝式Mn-Ce/Al2O3脱硝催化剂的低温性能

采用自行设计的反应装置,研究中试规模条件下关键参数对蜂窝堇青石Mn-Ce/Al2O3催化剂脱硝效率的影响以及抗硫抗水性能,并通过扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）、X射线衍射（XRD）和比表面积测试仪（BET）研究催化剂的理化性质。结果表明,反应温度、空速、氨氮比对催化活性均有明显影响,同时,催化剂对氮氧化物浓度有较强适应性,NO浓度在134~469 mg·m-3区间内脱硝效率均可保持在75%以上。催化剂在100 oC,空速3 336 h-1,[NH3]/[NO]为0.9,烟气量20 m3·h-1条件下连续反应168 h,其催化效率可以稳定保持在75%~80%,说明蜂窝式Mn-Ce/Al2O3具有良好的稳定性。催化剂在含5%H2O气氛中催化效率由80%减少至60%,在去除H2O后抑制作用消失。反应气中通入143 mg·m-3 SO2后催化效率由80%降低至62%,停止通入SO2后活性不能恢复。同时通入143 mg·m-3 SO2和5%H2O,催化效率下降并维持在53%左右,停止通入后活性恢复至67%。通过对SO2中毒前后的催化剂表征分析可得,SO2存在条件下生成的硫酸铵盐堵塞了20 nm孔径以下的部分孔道,覆盖了催化剂表面活性位点,是引起效率下降的主要原因。     

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%。     

CeOx对低温选择性催化还原脱硝催化剂FeOx-MnOx/TiO2的改性研究

制备了不同CeO_x负载量的(CeO_x)_n-(FeO_x)_(0.1)-(MnO_x)_(0.4)/TiO_2催化剂(n、0.1、0.4分别为CeO_x、FeO_x、MnO_x与载体TiO_2的摩尔比),用于低温选择性催化还原(SCR)脱硝,并对其进行结构和性能的表征。结果表明,适量负载CeO_x能够显著提高催化剂的低温SCR脱硝催化活性。当n=0.07时,催化剂在160～180℃时的催化活性最高,脱硝效率可以达到99%以上。同时,水蒸气、SO_2体积分数分别小于等于10%、0.02%时,该催化剂有较好的抗水性和抗硫性。表征结果显示,(CeO_x)_(0.07)-(FeO_x)_(0.1)-(MnO_x)_(0.4)/TiO_2催化剂锐钛矿TiO_2的相对结晶度低,耗氢还原峰温度低,并且面积大,表面Lewis酸位上的NH_3稳定。因此,(CeO_x)_(0.07)-(FeO_x)_(0.1)-(MnO_x)_(0.4)/TiO_2催化剂具有良好的低温SCR脱硝活性,并且稳定。     

以改性TiO2-SnO2为载体的SCR脱硝催化剂性能

研究以共沉淀法制备TiO2-SnO2复合载体,浸渍负载活性组分CeO2制成SCR脱硝催化剂。以NH3为还原剂,在适当的模拟烟气的实验条件下,考察了不同载体催化剂在150~400 ℃内对脱硝性能的影响。实验结果表明,经过改性的TiO2-SnO2复合载体改性对催化剂的脱硝性能有较大的影响,SnO2的加入大大提高了Ce/TiO2的脱硝效率,并可以在一定程度上抵抗SO2带来的毒害和钝化作用。此外,利用BET、XRD和SEM等表征手段,研究载体改性对催化剂微观结构的影响。表征结果显示,SnO2的掺杂可在一定程度上促进载体及催化剂比表面积的增加,复合载体TiO2-SnO2对于活性组分CeO2有着更好的分散性,活性组分CeO2以高度分散的形式存在或呈无定型状态存在于复合载体TiO2-SnO2的表面,未出现团聚的现象。     

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。     

负载型Mn-Ce／TiO2催化剂的制备及其低温脱硝活性

以成型TiO2作为载体,通过浸渍法制备了Mn-Ce／TiO2低温SCR催化剂,并系统研究了制备方法、煅烧条件、活性组分担载量、Mn含量等参数对催化剂催化还原NO性能的影响。结果表明,煅烧温度的升高会促使活性组分结晶度的提高,从而引起催化活性的降低,在500℃和600℃下所得Mn-Ce／TiO2催化剂活性组分为无定型态,表现出较高的脱硝活性。活性组分担载量的增加有利于催化活性的提高。Mn含量对Mn-Ce／TiO2催化剂的活性有较大影响,当Mn／（Mn＋Ce）摩尔比为40％和85％时,催化剂活性最高。     

Fe/Ga2O3-Al2O3催化甲烷还原NO的性能

以甲烷为还原剂的选择性催化脱硝技术(SCR-CH_4)是一种很有潜力的新的脱硝方法,但催化剂的催化活性比较低。为了提高催化剂的活性以及抗水能力,可使用Fe对Al_2O_3负载的Ga_2O_3催化剂进行改性。采用共沉淀法,制备了xFe/Ga_2O_3-Al_2O_3催化剂,在固定床反应器中测试其选择性催化CH_4还原NO的性能。使用XRD、N_2吸附脱附、XPS、H_2-TPR、Py-IR等方法进行表征。结果表明:经过Fe改性后的催化剂提高了中高温的催化活性,提高了催化剂的N_2选择性,并改善了催化剂的抗水特性;5Fe/Ga_2O_3-Al_2O_3催化剂在500℃、富氧条件下,达到76%的NO转化率和100%的N_2选择性;在5%水蒸气条件下,5Fe/Ga_2O_3-Al_2O_3在500℃仍保持60%以上的NO转化率。N_2吸附脱附结果显示,引入Fe后,催化剂保持了原有比表面积,并且大大增加了催化剂孔径,可提高催化剂抗水能力。XPS与UV-vis显示,5Fe/Ga_2O_3-Al_2O_3具有高含量的游离态Fe~(3+),可提高催化剂的中高温活性。H2-TPR结果显示,Fe的引入提高了催化剂氧化还原能力,增强了原有Ga_2O_3-Al_2O_3中高温的还原活性。Py-FT-IR结果显示,催化剂表面同时存在Lewis酸和Br?nsted酸,铁的引入增加了催化剂表面的Lewis酸量。因此,Fe修饰Ga_2O_3-Al_2O_3是提高Ga_2O_3-Al_2O_3催化剂的SCR-CH_4脱硝性能的有效方法。     

Ce、Co共掺TiO2催化剂选择性催化还原脱硝性能研究

采用溶胶凝胶法制备了一系列Ce、Co掺杂的钛基脱硝催化剂样品,利用多种表征技术对催化剂表面结构、晶型、成分进行表征并考察其选择性催化还原(SCR)脱硝性能.结果表明,Co/Ti(摩尔比)为5.0％、Ce/Ti(摩尔比)为1.0％ 时制备的Co0.050-Ce0.010/TiO2具有最佳的脱硝效率,350～450℃脱硝效...     

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。     

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...     

制备方法对Mn-Ce/TiO2催化剂低温选择性催化还原活性的影响

采用溶胶凝胶法、浸渍法以及两者相结合的方法制备了Mn-Ce/TiO2催化剂。运用XRD、BET和SEM等技术对催化剂进行了表征,发现溶胶凝胶法制备的Mn-Ce/TiO2催化剂为锐钛矿结构,具有较大的比表面积,中孔结构丰富,Mn、Ce活性组分在载体表面高度分散或形成了无定形结构。实验研究了催化剂对氨选择性催化还原NO反应的催化性能,结果表明,用溶胶凝胶法制备的Mn-Ce/TiO2催化剂脱硝活性最好,当Mn、Ce负载量为20%,NH3/NO摩尔比为1.1,空速为9 436 h-1,烟气温度为240℃时,NO转化率大于90%。     

选择性催化还原催化剂氧化脱除烟气中单质汞

以运用超声辅助浸渍法制备的V2O5-WO3/TiO2系列催化剂样品作为研究参考,在150 ～ 400℃,分别考察了某燃煤电厂新鲜的及已运行长达26 000 h的商用SCR脱硝催化剂对模拟烟气中单质汞(Hg0)的氧化性能,并利用SEM、BET、XRD等手段对样品的理化性质进行了表征.结果表明,电厂商用SCR催化剂对于燃煤烟气中的Hg0具有一定的催化氧化作用,但在250℃最佳反应温度时,最大汞氧化效率在50％以下,相同实验条件下,自制的1％V205-9％ WO3/TiO2(V1W9Ti)能够获得68.18％的最大汞氧化效率;通过考察NO、NH3、SO2和水蒸气对汞的氧化的影响发现,在低浓度NO以及5％02存在时,NO能够促进汞的氧化;SO2对汞的氧化有明显的抑制作用,而且其毒害作用具有一定的不可逆性;NH3在催化剂表面能够与Hg0发生竞争吸附,从而抑制了汞的氧化;水蒸气的存在容易导致催化剂的失活.此外,对催化剂氧化Hg0的机理进行了探讨.     

水泥生料中的微量组分对预分解炉SNCR脱硝性能的影响

采用石英制固定床反应器,在模拟水泥预分解炉气氛条件下考察了微量Al2O3、MgO、Fe2O3、CaSO4和CaF2对SNCR脱硝性能的影响。结果表明,水泥生料中微量的Al2O3和MgO对脱硝性能没有影响;Fe2O3会显著降低低温区的脱硝效率;CaSO4对脱硝性能有轻微促进作用。CaF2的存在能提高脱硝效率。Al2O3、MgO、Fe2O3和CaSO4共存时所表现的作用主要是对低温区脱硝的抑制,此时CaSO4作用被掩盖。因此在新型干法水泥生产中,若要尽可能减轻生料里的微量组分对脱硝的不利影响,需要在不影响水泥性能的前提下,尽量降低生料中Fe2O3含量,且避免将预分解炉上的喷氨点设置在低温区域。     

在Ru/Al2O3催化剂上用H2对SO2选择性催化还原的研究

本文对用H2来使SO2选择性催化还原为单质硫在Ru/Al2O3催化剂上的行为进行研究.当物料比经过优化确定为SO2/H2=12.8时,在500℃下,SO2的转化率为90%以上,单质硫的产率为70%左右.比较于其他的催化还原SO2的催化剂,本催化剂采用金属而不是金属硫化物,这样既省去了催化剂预硫化的过程,同时也使在有氧条件下的选择性催化还原成为可能.实验考察了O2及水蒸气存在对过程的影响.在实验过程中发现,H2S作为中间产物生成,可推论该过程在催化剂上分两步进行SO2首先在催化剂金属上被H2深度还原为H2S,然后在Al2O3载体的酸性中心上SO2与H2S发生Claus反应产生单质硫.     

SO2对Zr掺杂Mn-Ce/GR催化剂低温脱硝性能的影响

通过水热法分别制备掺杂Zr、Sb、Sn和Si的Mn-Ce/石墨烯（Mn-Ce/GR）催化剂,考察了其在低温氨气选择性催化还原（NH3-SCR）过程中对NOx的去除效率和抗SO2中毒性能。结果显示,掺杂Zr后,催化剂具有良好的低温脱硝活性,在120 ℃时,其NOx转化率和N2选择性分别达到97.26%和98.97%,且当进气中SO2的体积分数为200×10-6时,其抗硫性明显优于掺杂其他3种元素的催化剂,原因是硫酸盐在掺杂Zr催化剂表面的沉积速率有所减缓。通过Raman、XRD、HRTEM、SEM、BET、XPS、FT-IR、H2-TPR以及NH3-TPD等表征手段对掺杂Zr的Mn-Ce/GR新鲜催化剂和失活样品进行表征分析。发现,SO2对掺杂Zr催化剂的毒化作用主要有4个方面：Oα大量减少,还原能力减弱;活性组分CeO2含量减少,储氧能力减弱;催化剂表面Zr含量减少,酸性位点减少;硫酸盐和硝酸盐在催化剂表面大量沉积,减少了催化剂的比表面积。