制备方法对低温NH_3-SCR脱硝催化剂MnO_x TiO_2结构与性能的影响
低温SCR脱硝催化剂的研究
低温SCR脱硝催化剂的研究前言SCR脱硝技术是工业废气脱硝的一种重要方法。
其中，低温SCR脱硝技术在工业生产中得到了广泛应用。
低温SCR脱硝催化剂是该技术的核心组成部分。
本文将对低温SCR脱硝催化剂的研究进行探讨，并分析其在实际应用中的优缺点。
低温SCR脱硝催化剂的研究历程低温SCR脱硝催化剂的研究历程可以追溯到上世纪80年代。
当时，人们开始研究在低温下如何将氮氧化物熔融性重超标排放的燃料中进行脱除。
随着科技的发展，人们逐渐发现铜以及铜系复合氧化物催化剂能够有效地提高SCR脱硝的活性，形成了具有独特性能的低温SCR催化剂。
目前，低温SCR脱硝催化剂的研究主要集中在优化组分、载体和加工工艺。
随着技术的发展，人们已经成功地开发出了一批高效、稳定、耐腐蚀、耐高温、低氨选择性的催化剂。
在用于空气净化等方面，取得了良好的应用效果。
低温SCR脱硝催化剂的优缺点低温SCR脱硝催化剂的优点：1.可在低温下起到明显的催化作用，降低了能源消耗，提高了工程的经济性；2.具有很高的选择性，减少了对其他气体组分的影响，对一些有害的副产物可以起到很好的净化作用；3.在反应过程中不会产生二氧化硫等有害物质，更加环保。
低温SCR脱硝催化剂的缺点：1.对氨气的含量和空气中水蒸气的含量有较高的要求；2.不同催化剂的适用范围不同，需要选择合适的催化剂；3.对氨选择性、抗空气干燥等性能要求较高。
因此，需要在实际应用中根据不同的实际情况进行催化剂选择和应用，以实现最优的脱硝效果。
结语总的来说，低温SCR脱硝催化剂的研究取得了很大的进展，其具有的优势得到了广泛的应用。
但是，在实际应用中也存在一些问题和局限性，需要注意选择合适的催化剂以达到理想的脱硝效果。
低温SCR脱硝催化剂的制备及其催化性能
毒化 ４ ０ ａ ｒ ｉ ｎ ， Ｏ ｔ 降低 至 ６ ６ ． ２ 脱硝催化剂 ；制备 ； 催化性能 ； 脱硝效率
中图分类号 ：Ｏ ６ １ ４ ． ４ ３ ； ０ ６ ４ ３ ． ３ ６ 文献标识码 ：Ａ Ｄ ＯＩ ： １ ０ ． １ ５ ９ ５ ２ ／ ｊ ． ｃ ｎ ｋ ｉ ． ｃ ｊ ｓ ｃ ． １ ０ ０ ５—１ ５ １ １ ． ２ ０ １ ５ ． ０ ６ ． ０ ４ ８ ５
Ｐｒ ｅ ｐ ａ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ Ｃａ ｔ ａ ｌ ｙ ｔ ｉ ｃ Ａｃ ｔ ｉ ｖ ｉ ｔ ｉ ｅ ｓ ｏ ｆ
Ｌｏ ｗ Ｔｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕｒ ｅ Ｓ ＣＲ Ｄｅ ｎ ｉ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｃａ ａｌ ｔ ｙ ｓ ｔ ｓ
低温SCR脱硝催化剂的制备与性能研究的开题报告
低温SCR脱硝催化剂的制备与性能研究的开题报告一、选题背景随着工业与交通等领域的快速发展，大量的氧化氮（NOx）排放使得大气污染愈发严重。
为了减少氮氧化物的排放，控制NOx的排放已成为环保领域所面临的紧迫问题。
其中，低温选择性催化还原（SCR）技术被广泛应用于减少NOx的排放。
低温SCR技术通常利用二氧化钛、硅铝酸等催化剂协同还原剂（如氨或尿素）来催化NOx转化为不含氮化物的氮气，但这种高温SCR技术往往需要在高温下进行，存在能耗高、使用成本大等问题。
因此，研究一种低温的SCR脱硝催化剂具有极其重要的意义。
二、选题意义1. 具有广阔的应用前景：低温SCR技术被广泛应用于汽车尾气、工业烟气等领域中。
在现代生产和生活中，这些领域的NOx排放量较大，也使低温SCR技术具有了广泛的应用前景。
2. 能够有效降低能耗和使用成本：利用低温SCR技术可以在相对较低的温度下完成对NOx的转化，相较于高温SCR技术，这种技术需要消耗较少的能量，从而能够有效降低使用成本。
3. 有利于环保事业的快速发展：低温SCR技术能够有效地降低NOx 的排放，进而有助于改善环境质量，减少大气污染，促进环保事业的快速发展。
三、研究内容本研究拟通过制备低温SCR脱硝催化剂及其性能研究等方面的研究，探究制备低温SCR脱硝催化剂的途径和条件，采用化学合成和物理合成的方法制备复合催化剂，并对所制备的低温SCR脱硝催化剂进行性能测试，以进一步了解其催化反应性能、催化机理及优化工艺的意义。
具体研究内容包括：1. 低温SCR脱硝催化剂的制备方法研究，主要包括化学合成和物理合成两种制备方法的比较分析，以选择最优制备方法，并优化其制备工艺参数。
2. 催化剂的表征和性能测试，主要包括X射线衍射（XRD）、红外光谱（FT-IR）、扫描电镜（SEM）、比表面积分析（BET）、TGA分析等表征手段对催化剂的表征分析，以及使用NO、NH3、O2等模拟气体对催化剂的SCR性能进行测试。
锰基多金属氧化物低温SCR脱硝催化剂的制备及性能研究
锰基多金属氧化物低温SCR脱硝催化剂的制备及性能研究锰基多金属氧化物低温SCR脱硝催化剂的制备及性能研究摘要：近年来，随着环境保护意识的增强，研究低温SCR脱硝催化剂的制备及其性能已成为研究热点之一。
本文通过研究锰基多金属氧化物低温SCR脱硝催化剂的制备方法以及其催化性能，为进一步优化SCR脱硝催化剂的工艺提供了有效的依据。
1. 引言氮氧化物是大气污染的主要成分之一，对环境和人体健康造成了严重威胁。
其中，SCR (Selective Catalytic Reduction) 技术是一种有效降低氮氧化物排放的方法，因其具有高效能、低温脱硝和选择性催化等优点而备受关注。
作为SCR催化剂的核心，多金属氧化物的制备和性能研究对其催化效果起着至关重要的影响。
2. 锰基多金属氧化物制备方法本文采用共沉淀法制备了锰基多金属氧化物催化剂。
将锰盐和其他金属盐按一定的摩尔比放入反应容器中，在适当的温度和pH值下加入沉淀剂。
通过搅拌和过滤，得到沉淀物，并经过洗涤和干燥后，得到所需的催化剂。
3. 催化剂表征利用X射线衍射仪对制备的催化剂进行了表征。
结果显示，所制备的催化剂具有较高的结晶度和适当的比表面积。
此外，还使用扫描电子显微镜对催化剂的形貌进行了观察，结果显示催化剂颗粒均匀分布且尺寸较为均一。
4. 催化性能测试本文采用模拟SCR脱硝反应测试催化剂的性能。
将催化剂加入反应装置中，并加入适量的模拟废气和还原剂，通过控制温度和气体流速等条件，观察催化剂对氮氧化物的脱硝效果。
结果显示，所制备的锰基多金属氧化物催化剂在低温下表现出良好的脱硝效果。
5. 影响催化性能的因素在研究中发现，催化剂的活性主要受到催化剂组成、结构和表面性质的影响。
不同金属的添加会影响催化剂内部氧化还原能力，从而影响SCR反应的催化效果。
此外，催化剂的结构和表面性质同样对其催化性能起着重要作用。
6. 优化催化剂制备工艺在实验过程中，本文通过改变锰基多金属氧化物催化剂的制备条件，如温度、浓度、pH值等，进一步优化催化剂的性能。
低温SCR锰系脱硝催化剂的研究进展
低温SCR锰系脱硝催化剂的研究进展肖翠微;李婷【摘要】氮氧化物(NOx)是大气环境的主要污染物之一,对人体健康和生态环境都会造成巨大的危害.选择性催化还原(SCR)是有效的烟气脱硝技术之一,而催化剂是脱硝技术的关键.近年来,锰系金属氧化物催化剂由于在低温SCR反应中表现出优良的催化活性得到了广泛的关注.综述了锰系低温SCR脱硝催化剂的的研究现状,按照非载体型和载体型催化剂进行了介绍,阐述了载体、元素掺杂等因素对锰系催化剂活性的影响,良好活性的催化剂须具有较高的比表面积、无定型的晶态结构.展望了锰系低温SCR脱硝催化剂的研究重点,为进一步研究和提高性能优良的低温锰系SCR脱硝催化剂提供参考信息.【期刊名称】《洁净煤技术》【年(卷),期】2016(022)001【总页数】6页(P95-100)【关键词】氮氧化物;选择性催化还原;锰系;低温;催化剂【作者】肖翠微;李婷【作者单位】煤炭科学技术研究院有限公司,北京100013;煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室,北京100013;国家能源煤炭高效利用与节能减排技术装备重点实验室,北京100013;煤炭科学技术研究院有限公司,北京100013;煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室,北京100013;国家能源煤炭高效利用与节能减排技术装备重点实验室,北京100013【正文语种】中文【中图分类】O643.36氮氧化物(NOx) 是大气环境的主要污染物之一，对人体健康和生态环境都有巨大的危害。
NOx来源于燃料燃烧产生的烟气中，主要存在形式是N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等[1]，其中以NO为主，约占NOx总量的90%以上，其次是NO2。
在大气中，NO又会被氧化为NO2，而NO2在紫外线照射的条件下，与烟气中的CHx反应，生成一种光化学烟雾，毒性是NO的4～5倍，对人体多数器官以及动植物均有极大的危害。
N2O虽然含量较低，是形成近地表大气臭氧污染、二次微细颗粒物污染以及地表水富营养化的前提物质，由此引起的环境问题已成为大气环境污染的热点问题[2-3]。
关于低温SCR脱硝催化剂的研究进展
关于低温SCR脱硝催化剂的研究进展低温SCR脱硝技术是目前燃煤电厂和工业锅炉中主要采用的脱硝技术之一，其通过在低温条件下利用催化剂将氨气和硝酸盐合成氨盐，从而实现脱除煤燃烧产生的氮氧化物（NOx）。
作为SCR脱硝技术的重要组成部分，低温SCR催化剂一直备受关注和研究，目前已取得了一定的研究进展。
本文将就低温SCR脱硝催化剂的研究进展进行探讨。
首先，关于低温SCR催化剂的材料研究，目前常见的SCR催化剂包括V2O5-WO3/TiO2、CeO2-ZrO2、Cu-ZSM-5等，这些催化剂在低温条件下具有较高的活性和选择性。
近年来，研究人员通过改进催化剂的组成、结构和形貌等方面，不断提高催化剂的性能。
例如，一些研究表明，采用多元复合催化剂可以提高其催化活性和稳定性；另外，调控催化剂的晶格结构和表面形貌可以增强其与氨气和NOx之间的相互作用，从而提高脱硝效率。
其次，关于低温SCR催化剂的反应机理，目前存在一些争议。
一般认为，在低温条件下，SCR脱硝反应主要发生在催化剂表面上，通过氨气和NOx在催化剂表面的吸附和解离作用，生成中间产物NH2OH，并最终生成N2和H2O。
但是，关于NH2OH在SCR脱硝反应中的作用机理，仍需进一步研究。
一些研究认为，NH2OH作为中间产物，参与了脱硝反应的还原过程；而另一些研究认为，NH2OH可以与NOx发生氧化反应，从而促进脱硝反应的进行。
另外，近年来，一些研究也关注了低温SCR催化剂的抗硫性能。
由于煤燃烧产生的烟气中含有硫化物，这些硫化物会降低SCR催化剂的活性和选择性，导致SCR脱硝效率下降。
因此，提高低温SCR催化剂的抗硫性能是当前研究的一个重要方向。
目前，一些研究通过设计硫化物耐受性催化剂、表面修饰等方式，提高了催化剂对硫化物的耐受性，从而增强了SCR脱硝系统的稳定性和可靠性。
综上所述，低温SCR脱硝催化剂的研究是一个不断深入和扩展的领域，研究人员通过不断改进催化剂的材料、结构和性能，提高了SCR脱硝的效率和稳定性。
MnOx-基催化剂低温NH3-SCR脱硝研究进展
环境科学导刊2021,40（1）CN53-1225/X ISSN1673-9655 MnO x-基催化剂低温NH3-SCR脱硝研究进展赵中昆，陈鑫，许志志（云南省生态环境科学研究院，云南昆明655002）摘要：锰氧化物（MnO x）基催化剂在氨选择性催化还原（NH-SCR）脱除氮氧化物（NO x）的反应中具有高的低温催化活性。
然而，目前，缺乏从分子原子水平认知控制MnO x基催化剂低温活性的关键机制，进而难以采用可控策略实现NO x在更宽的温度窗口和更低温度的高效催化转化。
本文基于最新的研究进展，综述了催化剂制备方法、催化剂载体、异质杂原子掺杂以及催化剂形貌等因素对MnO x基催化剂NH3-SCR脱硝性能的影响，深入认识了MnO x基催化剂脱硝的作用机理，简要介绍了该催化剂的抗硫抗水机理，并对MnO x基催化剂低温NH3-SCR脱硝反应的未来发展进行了展望。
关键词：氮氧化物；选择性催化还原；锰氧化物；脱硝中图分类号：X12文献标志码：A文章编号：1673-9655（2221）01-0001-032前言氮氧化物是主要的大气污染物，不仅会导致酸雨、光化学烟雾和雾霾（PM,）等环境问题，而且会危害人体健康[1_3]o为了缓解NO’污染，生态环境部制定了严格的排放标准，如：《GB18352.6-2216轻型汽车污染物排放标准限制及测量方法（中国第六阶段）》中2220年轻型车辆NO x的限值不超过60mg/kg o NO x脱除技术包括选择性催化还原（SCR）、选择性非催化还原（SNCR）和非选择性催化还原（NSCR）〔2o其中，氨选择性催化还原（NH-SCR）作为一种高效的NO x脱除手段得到了研究人员的广泛关注⑶o常见的NH3-SCR脱硝体系为金属氧化物基催化剂，活性组分主要有钒（V）、锰（Mn）、肺（Ce）和铁（Fe）基氧化物等[4-6]o锰氧化物（MnO x）催化剂由于具有多种价态和优异的氧化还原性能，表现出优良的低温（<255七）NH3-SCR脱硝活性⑸,成为NH3-SCR领域的研究热点。
一种中低温SCR脱硝催化剂的制备方法及其制备的催化剂[发明专利]
![一种中低温SCR脱硝催化剂的制备方法及其制备的催化剂[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/dcafa92c9ec3d5bbfc0a7491.png)
专利名称：一种中低温SCR脱硝催化剂的制备方法及其制备的催化剂
专利类型：发明专利
发明人：刘长东,赵会民,尹顺利,戴健,薛东武
申请号：CN201610559152.4
申请日：20160629
公开号：CN106268772A
公开日：
20170104
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开一种中低温SCR脱硝催化剂的制备方法及其制备的催化剂，制备方法包括：将催化剂基材浸渍到系列浓度的引入组分浸渍液中，浸渍样品经热处理进行目标组分的含量测试，绘制出浸渍液浓度和对应组分含量的关系曲线；利用浸渍曲线计算目标组分需求含量时的浸渍液浓度；然后将基材采用浸渍曲线绘制阶段相同的浸渍方法进行处理；最后对催化剂进行热处理，获得成品。
该方法可解决引入组分与催化剂配方的冲突问题，该方法可实现对催化剂模块的处理，该方法可在失活传统催化剂再生过程中改性成为中低温催化剂，易于操作、设备简单。
制备的催化剂在250‑420℃具有较好脱硝活性，高温下SO氧化率小于1％，本发明具有较高的工业化应用水平。
申请人：浙江浙能催化剂技术有限公司
地址：315612 浙江省宁波市宁海县宁海湾循环经济开发区望岗路1号浙江浙能催化剂技术有限公司
国籍：CN
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一种锰基SCR低温脱硝催化剂及其制备方法[发明专利]
![一种锰基SCR低温脱硝催化剂及其制备方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/8c87d5ea03d8ce2f006623f3.png)
专利名称：一种锰基SCR低温脱硝催化剂及其制备方法专利类型：发明专利
发明人：许小兵,刘江峰,徐辉
申请号：CN201510789445.7
申请日：20151117
公开号：CN105363434A
公开日：
20160302
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种锰基SCR低温脱硝催化剂，属于工业脱硝技术领域。
一种锰基SCR低温脱硝催化剂，包括活性组分以及载体，各组分按照以下质量百分比：活性组分MnO？3%～10%；CeO？？？？？0.1%～2%；NbO？0.1%～1%；载体TiO；余量进行混合。
该技术方案通过MnO、CeO、NbO三者的配合，在整体上实现本发明的锰基金属氧化物催化剂活性窗口为150℃～260℃范围内，并且可以将SCR反应器布置在除尘和脱硫装置之后，避免了催化剂在使用过程中出现的孔道堵塞和中毒现象，提高了催化剂使用寿命，催化剂的脱硝效率达90％以上。
本发明还涉及一种该催化剂的制备方法，该制备方法实用性好，便于产业化推广应用。
申请人：安徽省元琛环保科技有限公司
地址：230000 安徽省合肥市新站区站北社区合白路西侧
国籍：CN
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锰基低温SCR脱硝催化剂抗硫抗水性能研究进展
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SO2和H2O 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(NH3-SCR)过程中SO2和H2O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.近些年来，氮氧化物(NOx：NO、NO2和N2O)作为空气主要污染物之一，造成了严重的大气污染问题，是引起酸雨、雾霾、光化学烟雾等恶劣天气的主要原因之一.因此，降低NOx的排放已经引起了相关领域研究者的重视，政府部门对氮氧化物的排放标准也在不断提高.目前工业主要应用的脱硝技术有燃烧中控制NOx和燃烧后烟气处理两种方法.通过改变和调整燃烧工况，例如燃料再燃烧，烟气再循环和采用低NOx燃烧器，可以有效减少燃烧期间产生的NOx量.在燃烧后烟气处理技术中，以NH3作为还原剂转化NOx的选择性催化还原SCR技术十分成熟，已被证明是最有效的脱硝技术，成为处理燃煤烟气和其它工业排放NOx的首选方法.NH3-SCR技术是NH3与NOx在催化剂的作用下发生选择性催化还原反应，产生无污染的N2和H2O的过程.以WO3或MoO3作为助剂的V2O5/TiO2催化剂表现出优异的NH3-SCR性能，且已经商业化应用.目前，钒基催化剂的活性温度窗口在300—400℃之间，这也就决定了该过程必须在除尘脱硫过程之前进行，而这种布置方式会导致烟气中含有的大量粉尘和二氧化硫在催化剂表面沉积和吸附，长期运行导致催化剂失活.此外，当电厂低负荷运行时，烟气温度低于300℃，该催化剂脱硝活性较差.解决这些问题的方法主要有两种：第一种是将催化剂安装在除尘装置和脱硫单元的下游，需要消耗额外能量加热烟气;第二种是开发新型低温催化剂，使其可在250℃甚至更低的温度下正常使用.从经济上考虑，显然是后者更佳.另一方面，非电力行业(钢铁、有色、建材、玻璃、水泥等)烟气温度较低，需采用中低温脱硝技术.因此，研究开发高脱硝活性的低温SCR催化剂具有重要的经济价值和实用意义.目前，全世界有众多学者从事低温NH3-SCR催化剂的研究开发工作，并且已经取得了很大的进展.虽然贵金属在低温下具有优良的催化活性，但同时也具有成本高、操作窗口窄、对SO2敏感等缺点.因此，相关学者主要针对过渡金属氧化物催化剂开展了大量研究.研究表明，在过渡金属氧化物催化剂中，锰氧化物催化剂的焙烧温度较低，种类较多，包含MnO、MnO2、Mn2O3、Mn3O4、Mn5O8等，同时具有丰富的Lewis酸性位，表现出优异的低温SCR催化活性，适合作为低温SCR催化剂.尽管Mn基催化剂的低温NH3-SCR脱硝性能突出，但一直未实现工业化应用，关键原因在于即使将脱硝催化剂安装在空气预热器和脱硫除尘装置之后，火电厂烟气中仍然含有微量的SO2，易在催化剂表面与氨气或者活性组分反应生成硫酸盐，致使催化剂硫中毒失活;同时，水既是烟气固有组分，也是SCR过程的产物之一，对催化剂脱硝活性有一定的抑制作用.因此，在低温条件下尤为突出的催化剂硫、水中毒问题，成为锰基催化剂低温SCR技术工业应用的主要技术瓶颈.虽然国内外并不缺乏关于Mn基催化剂用于低温SCR脱硝的综述文章，但是目前还没有关于锰基催化剂在低温SCR过程中抗硫抗水性能的综述报道.迄今为止，学者们针对SO2和H2O对锰基催化剂的影响开展了大量工作，对催化剂的硫中毒和水中毒机理提出了重要见解，且开发了多种提高锰基催化剂抗硫抗水性的有效方法.本文首先阐述了锰基催化剂的SO2和H2O的中毒机理，并进一步对低温SCR脱硝过程中提高Mn基催化剂抗硫抗水性能的研究进展进行了综合讨论.1低温SCR锰基催化剂SO2和H2O中毒机理低温SCR催化剂的硫水中毒问题一直是研究者关注的重点，然而不同体系的催化剂中毒机理也有所差异，关于目前相关学者对锰基催化剂的SO2和H2O中毒机理的研究总结如下.1.1Mn基催化剂的SO2中毒机理SO2对Mn基催化剂低温下的中毒影响可分为可逆失活和不可逆失活.可逆失活主要是指SO2在催化剂表面吸附的SO2对NH3的吸附量几乎没有影响，但由于催化剂表面有新的Br-nsted酸位点生成，增加了NH+4的生成量.Kijlstra等通过压汞法、傅里叶变换红外光谱法(FTIR)、程序升温还原法(TPR)和程序升温脱附法(TPD)等表征手段研究了低温SCR反应气氛中MnOx/Al2O3催化剂的SO2的中毒失活机理，分析发现失活的过程并没有伴随比表面积的急剧降低，证明了Al2(SO4)3的形成并不是催化剂失活的原因.程序升温表征结果表明，Mn活性位点优先于Al位点被硫酸化，导致催化剂表面生成大量的MnSO4，而MnSO4的分解温度范围为427—677℃，这就意味着MnSO4在反应温度下不可能分解，这可能是导致催化剂失活的主要原因.1.2Mn基催化剂的H2O中毒机理H2O不仅存在于烟道气中，也是NH3-SCR反应的产物之一，水蒸气的存在对Mn 基催化剂的SCR活性有重要影响.相关研究表明，H2O对锰基催化剂晶型、晶粒大小和比表面积影响很小，但是水蒸气会占据部分酸性位点，减少活性位点的数量.H2O对催化剂催化活性的抑制作用也分为可逆失活和不可逆失活，可逆失活通常源自其与反应气NH3在催化剂表面Lewis酸性位点上的竞争吸附，通常将水去除后，该抑制作用随之消失.有研究结果显示，当操作温度低于200℃时，水对催化剂活性的影响效果明显.当反应温度高于200℃时，水蒸汽不容易吸附在催化剂的表面上，水的影响基本可以忽略.然而，在催化剂表面上由H2O的化学吸附和分解导致的催化剂失活不可逆.这主要是因为催化剂表面上的H2O解离后分解形成的表面羟基(—OH)只能在高温(252—502℃)下脱除，由此导致的低温催化剂失活是不可逆的.此外，对于某些氧化物催化剂，H2O与SO2同时存在时产生的“协同中毒”效应能够促进催化剂表面硫酸盐的生成，加速催化剂失活.2低温SCR锰基催化剂抗硫抗水性能研究现状提高锰基催化剂的耐硫耐水性是进行工业应用推广的前提.近年来，许多研究人员致力于改善Mn基催化剂在低温下的抗SO2和抗H2O中毒性能，得到了良好的效果.2.1添加助剂复合金属氧化物催化剂可结合其他金属氧化物和锰氧化物的优势，通过掺杂一种或几种不同的金属助剂来改性锰氧化物活性组分，不同的金属氧化物相互掺杂会影响锰基催化剂的物化性质，进一步改善催化性能和抗SO2抗H2O性能.CeO2由于具有丰富的表面氧空穴和较强的氧化还原能力，利用Ce4+和Ce3+之间的氧化还原转变可有效储存、释放氧，因此Ce的添加可以提高Mn基催化剂的储氧能力，促进催化剂的氧迁移率.北京理工大学的Wei等利用共沉淀法将Ce元素掺杂到Mn基氧化物催化剂中，并通过原子密度泛函理论和原位红外表征测试研究了Ce元素的添加对催化剂SO2中毒影响的机理，结果显示当SO2存在于反应气氛时，SO2会优先吸附在Ce原子上形成硫酸盐，从而保护了主要活性位点(MnOx上的Lewis酸性位点和Br-nsted酸性位点)，避免其硫酸化.此外，硫酸铈可以产生新的Br-nsted酸性位点，从而提高催化剂的低温脱硝效率.浙江大学的Wu等通过溶胶-凝胶法制备了二氧化铈改性的Mn/TiO2催化剂，将其应用于含SO2气氛的NH3-SCR低温脱硝反应.研究发现Ce改性的Mn/TiO2催化剂对二氧化硫的抗性大大提高，主要是由于Ce的加入可以缓解Ti(SO4)2和Mn(SO4)x的形成，抑制(NH4)2SO4和NH4HSO4的沉积.在MnOx-CeO2催化剂基础上继续掺杂第三种金属元素可以改变催化剂的晶体结构和比表面积等，并且影响Mn-Ce复合氧化物催化剂的表面酸性、氧化还原性能，因此有研究者将其他过渡金属掺杂到Mn-Ce催化剂中，以改善催化剂的抗硫抗水性能.北京科技大学的Gao等通过共沉淀法制备了一系列的M-MnOx-CeO2(M=Cu、Co、Cr、Ni、Fe、Sn、Mg)催化剂，实验发现同样的反应条件下，掺杂Co和Ni两种元素的MnOx-CeO2催化剂具有更好的抗SO2性能.于是Gao等进一步探索了这两种元素提高MnOx-CeOx催化剂耐硫性的机理，得到以下结论：MnOx-CeO2催化剂上的SCR反应途径主要是通过单齿亚硝酸盐物种和配位NH3物质的吸附、活化和反应，这两个中间物种皆与SO2存在竞争吸附，因此催化剂的SCR活性降低.相比之下，在Co-MnOx-CeO2和Ni-MnOx-CeO2催化剂上，NOx吸附后是以双齿硝酸盐的形式存在，受SO2影响较小.除了锰铈系外，锰铁系也是提高低温SCR锰基催化剂抗硫抗水性研究的当反应温度为250℃时，向反应气氛中加入10%H2O和0.2‰SO2，MnFeOx(Fe/Mn=0.1)催化剂NO转化率从98%下降到72%，而MnO2纳米棒催化剂NO转化率从80%下降到32%，由此可见，Fe的掺杂有利于提升锰氧化物的抗H2O/SO2中毒性能.虽然Mn-Fe催化体系效果显著，但仍存在一定的问题，如催化剂在含SO2气氛中的失活为不可逆的.华南理工大学的France等采用柠檬酸法向FeMnOx体系中掺杂了不同量CeO2，与原催化剂相比，添加了CeO2的FeMnOx催化剂表面具有更多的化学吸附氧，较低的NO和NH3吸附能力，有利于快速SCR反应.进一步探究SO2和H2O对催化剂的脱硝活性影响发现，SO2和H2O的存在会造成FeMnOx催化剂的不可逆失活，而对Ce-FeMnOx活性的影响则相对较小，且去除SO2和H2O后，后者的脱硝活性可基本恢复到初始水平.当CeO2添加量为12.5%时，Ce-FeMnOx催化剂抗硫抗水性能最佳.稀土金属Ho具有不完全的4f和空的5d轨道，有报道称钬氧化物表面易暴露Lewis酸性位，有利于NH3-SCR脱硝反应.东南大学的Zhu等通过传统浸渍法，Mn、Fe、Ho的硝酸盐为活性金属前驱体，制备得FeHoMn/TiO2催化剂.实验发现，当Ho/Ti=0.1时，催化剂低温脱硝活性大大提高，同时抗SO2、抗H2O性能也有大幅度改善，120℃反应温度下，当加入0.2‰SO2和15%H2O时，催化剂的NOx转化率仍保持在80%.四方晶型ZrO2颗粒大小稳定，且不易结块，较小的颗粒尺寸有利于暴露更多的活性位点.与二氧化钛相比，ZrO2不仅可以改善活性中心的分散性，而且可以提供更好的氧化活性.有研究表明，掺杂ZrO2可以减少催化剂碱性位点的数量，Jiang等通过溶胶凝胶法将Zr掺杂到Fe-Mn/Ti催化剂中，发现当Zr的添加量为Zr/(Ti+Zr)=0.03时，催化剂的NO转化率和抗SO2性能都有所改善.通过原位红外表征测试表明，与Fe-Mn/Ti相比，Fe-Mn/Ti-Zr催化剂表面会生成较多的硝酸盐和NO2，减弱了SO2对L-H反应过程的抑制作用，从而催化剂表现出更好的耐硫性能.中南大学的Zuo等通过柠檬酸法制备了新型Mn-ZrOx复合氧化物催化剂，发现当Zr的掺杂量为Mn/(Mn+Zr)=0.5时表现出最高的脱硝活性. 进一步研究其耐硫耐水性时发现，该催化剂在空速30000h-1，150℃反应温度下具有良好的抗水性，但当SO2和H2O同时通入到反应气氛中时，NO转化率在反应10h后迅速下降，催化剂的失活机理文中并未说明，还需进一步研究.除此之外，研究者们广泛研究了Mn基催化剂中掺杂其它过渡金属助剂后抗SO2和H2O中毒性能的效果，包括Nb、Fe、Cu、W、Ni、Co等，不同助剂提高Mn基催化剂的抗硫抗水性能效果总结在表1中.2.2改变催化剂形貌纳米锰氧化物的形貌是影响其催化性能的重要因素之一.催化剂的形貌对于其低温催化脱硝活性及耐硫性能的影响也是研究者们关注的焦点.许多研究者采用核壳结构催化剂来提高其抗SO2中毒能力.华南理工大学的Li等通过化学沉积法制备出一种具有核壳结构的CeO2-MnOx催化剂，使CeO2均匀地包覆在MnOx纳米颗粒外表面.CeO2外壳有利于促进气体分子的外扩散，保护活性组分MnOx免于中毒和失活，从而提高了催化剂的耐SO2性.上海大学的Cai等设计了一种多壳Fe2O3@MnOx@CNTs催化剂，在反应气氛加入SO2和H2O后，Fe2O3@MnOx@CNTs的催化活性几乎不受SO2和H2O的影响，而MnOx@CNTs的活性明显下降.这是因为Fe2O3外壳可以有效抑制催化剂表面硫酸盐的形成，Fe2O3壳的高耐硫性，MnO2层的优良脱硝性能和碳纳米管强大的气体吸附能力使得该多壳催化剂具有较高的催化活性和抗硫抗水性.同样是利用碳基材料，天津大学的Li等通过溶剂热的方法，以碳微球为模板剂，合成出具有独特表面结构的MnCo2O4和CoMn2O4中空微球.实验结果显示，CoMn2O4中空微球比MnCo2O4中空微球具有更强的抗SO2和H2O 的能力，结合各项表征结果，推测原因可能是CoMn2O4中空微球表面的Mn3+和化学吸附氧物质含量相对较高，且该催化剂具有更强的Lewis酸性.金属氧化物的晶面是影响催化剂催化氧化性质的重要因素，暴露的晶面不同，其配位离子的饱和状态不同，因此催化活性也有所差异.上海大学的Gao等通过水热法制备了3种不同形貌(纳米棒、纳米立方体和纳米多面体)的ZrO2-CeO2复合氧化物，用这3种复合氧化物作为载体，浸渍法负载锰氧化物，焙烧后的MnOx-ZrO2-CeO2催化剂形貌未发生改变，暴露晶面不尽相同，纳米棒主要暴露(110)和(100)面、纳米立方体主要暴露(100)面，纳米多面体主要暴露(111)和(100)面.通过实验和理论计算相结合发现，暴露晶面的SCR催化活性顺序为(110)>(100)>(111)，在200℃反应气氛中加入10%H2O之后，3种催化剂脱硝效果皆未受到太大影响，其中MnOx-ZrO2-CeO2纳米棒几乎一直保持100%的脱硝效率，但作者未在文中阐述催化剂抗水中毒机制2.3改变制备方法催化剂的物理化学性质、催化性能与其制备方法有重要的联系.中国科学院过程研究所的Yu等分别通过溶胶-凝胶法和浸渍法制备了MnO2-Fe2O3-CeO2-TiO2催化剂，XRD表征显示溶胶凝胶法制备的催化剂衍射峰非常弱，说明该催化剂为无定形结构，并且所有金属组分(Mn、Ce、Fe)均高度分散.而浸渍法制备的催化剂具有明显的金属氧化物衍射峰，说明金属组分均以氧化物晶粒形态分散在TiO2载体上，而这些晶粒使得催化剂具有更强的氧化能力，SO2更易被氧化为SO3，这也是溶胶凝胶法制备的催化剂抗SO2能力相对较强的原因. 由于碳纳米管和金属氧化物之间存在较强的相互作用，因此碳纳米管是负载活性金属氧化物用于SCR反应的良好载体.上海大学的Zhang等将MnOx-CeOx原位合成在碳纳米管上，与传统浸渍法相比，该方法合成的催化剂具有更好的低温SCR 脱硝效率，抗硫抗水性也有所提高.各种表征手段表明，原位合成的MnOx-CeOx/CNT催化剂表面暴露更多的活性物质，且原位合成过程使得CNT与MnOx-CeOx之间具有更强的相互作用，更有利于硫酸铵盐的分解，这可能也是其具有更好抗硫性的原因之一.西安交通大学的Xie等使用结构均匀的多壁碳纳米管(作为孔模板，将浸渍法与水热法相结合，先将活性组分浸渍在MWCNT网络上，然后进行水热转化，合成了具有高比表面积和高稳定性的介孔MnOx-TiO2催化剂.由于该催化剂具有高结构稳定性和高比表面积等特性，介孔MnOx-TiO2催化剂表现出优异的低温SCR活性、N2选择性以及良好的耐硫耐水性能，在180℃反应稳定后，通入5%H2O和0.05‰SO2，NOx转化率仅从100%降到97%，10h后撤去H2O 和SO2，NOx转化率又恢复到100%.清华大学的Tang等比较了分别通过流变相法、低温固相法、共沉淀法和柠檬酸法制备的非负载型氧化锰催化剂在低温SCR气氛中的抗硫抗水性能，结果显示，当SO2、H2O共存于反应气氛中时，共沉淀法制备的MnOx催化剂NO转化率更高.研究者普遍认为，锰氧化物结晶度越低，SCR催化活性越高，而XRD结果显示共沉淀法制备的MnOx催化剂表现出无定形结构，结晶度明显低于其他3种方法制备的催化剂，这可能也是共沉淀法更有利于提升催化剂耐硫耐水性能的原因. 锐钛矿二氧化钛是制备负载型Mn基催化剂常用的载体，锐钛矿与金红石相比具有更高的催化活性，其合成方法也会一定程度地影响催化剂的性能.Park等分别以化学蒸汽冷凝法制备的TiO2和工业TiO2(P25)为载体，采用浸渍法负载MnOx，发现Mn/CVCTi具有丰富的无定形Mn2O3，结晶度低，活性组分分散性更好，具有更高的NO转化率，并且对SO2的吸附量更少，具有更强的抗SO2和H2O的能力.光催化在太阳能转移、环境净化、有机合成等领域的应用已经引起研究者们的广泛关注，一些常见的光催化剂，如TiO2、ZnO2、CeO2等也常被应用于选择性催化还原反应中，通过光催化反应可以将金属和金属氧化物负载到光催化剂上. 上海大学的Huang等就利用光催化反应可控地制备出具有高分散性的纳米MnO2-(Co3O4)/TiO2催化剂，同样反应温度下，该催化剂比用等体积浸渍法制备的MnO2-(Co3O4)/TiO2催化剂具有更高的NO转化率，进一步研究其抗水性发现，反应温度为150℃时在反应气氛中加入8%的H2O对催化剂的脱硝效率几乎没有影响，活性评价期间NO转化率保持在90%以上.迄今为止，研究者围绕Mn基低温脱硝催化剂进行了广泛的研究，并且越来越多的注意力集中在提高催化剂的抗硫抗水性能上.本文概括总结了Mn基催化剂硫水中毒机理以及提高其抗硫抗水性能的研究现状，将提高锰基催化剂的抗硫抗水性能归纳为3个主要途径.第一是掺杂其他过渡金属助剂，其提升锰基催化剂抗硫抗水性的理论依据有：1)助剂优先吸附SO2，从而保护锰活性位点;2)增加催化剂表面酸性位点;3)通过影响反应物质吸附在催化剂表面形成的中间物种改变反应途径.第二是调节锰基催化剂的形貌，理论依据主要有：1)形成核壳结构，通过外壳抑制催化剂表面硫酸盐的形成;2)调控催化剂晶体的暴露面，降低表观活化能.第三是改变制备方法，理论依据主要是制备方法可以影响催化剂的结晶度、活性组分分散性、对SO2吸附能力等性质，从而改善催化剂的抗硫抗水性能.3结语低温脱硝催化剂具有十分广阔的市场前景，可广泛应用于水泥、玻璃、冶金钢铁、石化催化裂解、焦化等领域.将脱硝系统布置在锅炉的烟道尾部，可极大提高脱硝效率，降低运行成本，延长催化剂使用寿命.因此，低温脱硝催化剂的研发和工业应用势在必行，低温催化活性突出且无毒廉价的锰基氧化物催化剂具有非常高的潜在应用价值，值得大力研发.NH3-SCR是目前公认的脱除NOx最有效的方法，针对低温脱硝催化剂的研究开发已经持续了几十年，Mn基氧化物催化剂凭借其良好的低温催化活性而受到广泛关注.虽然锰氧化物在100—300℃范围内表现出最高的催化活性，但其N2选择性较低，还需进一步改进.另外，H2O和SO2对Mn基金属氧化物的毒化作用也是制约其工业化应用的障碍之一.虽然当前针对其较弱的抗水抗硫性能，已有许多的改进方法，比如前文中提到的掺杂其它过渡金属元素、调控催化剂的形貌、改进催化剂的制备方法等. 然而，目前的研究成果仍然局限于在实验室条件下得到的结果，因此，如何提高Mn基氧化物催化剂的N2选择性、抗硫中毒和抗水性，开发出适用于大规模工业化应用条件下的具有高SO2和H2O耐受性以及高稳定性的Mn基低温脱硝催化剂仍是未来几年的重点研究方向，也是研究者们面临的一个巨大挑战.。
一种低温SCR脱硝催化剂及其制备和应用方法
一种低温SCR脱硝催化剂及其制备和应用方法摘要：本文首先简单介绍了低温SCR脱硝催化剂的一些相关概念。
然后选择了一种催化剂作为介绍对象，具体分析了应该如何制备和应用的方法。
关键词：低温SCR脱硝；催化剂制备；催化剂应用我国的污染状况越来越严重，为了解决这个问题，人们发明了很多新的科学技术。
低温SCR脱硝催化剂就是其中的一种，其对于氮氯化物的污染治理有着很好的效果。
一、低温SCR脱硝催化剂相关概念简述脱硝，顾名思义就是将硝脱离出来，当前主要有两种脱硝工艺，一是SCR （Selective Catalytic Reduction），即选择性催化还原法。
一种是SNCR（selective non-catalytic reduction），即选择性非催化还原法。
其中前者是当前世界主流的脱硝技术研究方向，也是发展最成熟的脱硝技术。
从过程上来讲，其属于炉后脱硝技术。
其作用时，需要含氧气氛、催化剂和氨、尿素等还原剂才能将烟气中的NOx还原成N2和水。
传统的SCR脱硝技术进行的温度多在三百摄氏度及以上，这就要求催化剂在布置时必须安排在高温的环境中，然而现实中，催化剂的放置地中存在大量的粉尘等物，非常容易出现催化剂中毒。
同时受历史因素的影响，我国火电机组中也没有预留其位置。
另外，我国的燃煤总体质量不高，严重损害了SCR的装置和催化剂。
低温SCR脱硝技术的进行温度在三百摄氏度以下，能够有效解决上述传统SCR脱硝技术存在的问题。
其反应机理目前尚未有一个比较统一的说法，因此此处所介绍的反应机理只是众多说法中比较流行的一种。
这种说法认为，低温SCR脱硝技术在进行过程中主要遵循的机理有两种，一种是LH机理，一种是ER机理，这两者不同时存在。
当前主要的低温SCR脱硝催化剂有锰、铜等金属氧化物制备的非负载型催化剂组分和负载型催化剂。
本文主要介绍的就是负载型锰基氧化物催化剂中的Mn/TiO2催化剂的制备和其在NH3作为还原剂时的应用情况。
催化剂结构对SCR脱硝性能影响分析
催化剂结构对SCR脱硝性能影响分析杨浪;龚德鸿;王康;邓传记;方兴蕊;叶宗权;徐圆圆;黄正光【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2024(24)4【摘要】为评估新能源大规模并网下,煤电机组频繁调峰引起选择性催化还原(selective catalytic reaction,SCR)脱硝装置氨逃逸率的变化问题,通过MATLAB 编程方法构建SCR脱硝三维数值模型,就催化剂结构参数对脱硝性能的影响进行了研究。
结果表明:催化剂孔节距对脱硝效率及氨逃逸率影响显著,反应温度为629.15K时,催化剂孔节距从6 mm增加到12 mm,SCR脱硝效率由72.63%降到51.04%,氨逃逸率由9.76%上升到25.1%;SCR脱硝性能随催化剂长度增加而增强,反应温度为639.15 K时,催化剂长度从300 mm增加到1000 mm,脱硝效率由36.23%上升至69.05%;氨逃逸率由51.15%降低至8.90%。
电厂负荷下降有利氨逃逸率降低,负荷从550 MW降低至330 MW脱硝效率由67.71%上升至73.28%,氨逃逸率由1.1%降低至0.14%。
煤质劣化使氨逃逸率上升,煤质热值由16747.2 J 下降至15491.16 J脱硝效率由71.14%上升至71.73%,氨逃逸率由1.47%上升至1.72%。
【总页数】7页(P1733-1739)【作者】杨浪;龚德鸿;王康;邓传记;方兴蕊;叶宗权;徐圆圆;黄正光【作者单位】贵州大学电气工程学院;国家电投集团贵州金元茶园发电有限公司【正文语种】中文【中图分类】X773【相关文献】1.基于NH3-SCR的CeO2-TiO2复合氧化物催化剂: 结构与脱硝性能2.制备方法对低温NH_3-SCR脱硝催化剂MnO_x/TiO_2结构与性能的影响3.CO_(2)对Fe_(2)O_(3)催化剂NH 3-SCR脱硝性能影响4.载体酸洗对SCR脱硝催化剂性能影响研究5.不同孔结构CeTiO_(x)催化剂的制备及其NH_(3)-SCR脱硝性能研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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第61卷 第1期 化 工 学 报 Vol 161 No 11 2010年1月 CIESC Journal January 2010研究论文制备方法对低温N H 32SCR 脱硝催化剂MnO x /TiO 2结构与性能的影响黄海凤1,张 峰1,卢晗锋2,陈银飞2(1浙江工业大学生物与环境工程学院;2浙江工业大学化学工程与材料科学学院,绿色化学合成技术国家重点实验室培育基地,浙江杭州310014)摘要:采用浸渍法、沉积法以及共沉淀法制备了MnO x /TiO 2催化剂。
运用XRD 、B ET 、F TIR 、H 22TPR 和总酸量等技术对催化剂进行了表征,发现以共沉淀法制备的MnO x /TiO 2催化剂具有最大的比表面积、孔体积和总酸量,孔径分布最集中,MnO x 可以在TiO 2表面高度分散。
N H 32SCR 脱硝活性表明,共沉淀法制备的MnO x /TiO 2催化剂脱硝活性最好,当Mn 负载量为20%时,高空速(60000h -1)下,催化剂于140℃时对NO 去除率可达9219%。
关键词:MnO x /TiO 2;共沉淀法;沉积法;浸渍法;低温SCR 中图分类号:TQ 032 文献标识码:A文章编号:0438-1157(2010)01-0080-06Effect of p reparation met hods on st ruct ures and performance ofMnO x /TiO 2catalyst for low 2temperat ure N H 32SCRHUAN G Haifeng 1,ZHAN G Feng 1,L U Hanfeng 2,C H EN Y infei 2(1S chool of B iological and Envi ronmental Engineering ,Zhej iang Universit y of Technology ;2S tate Key L aboratory B reeding B ase of Green Chemist ry 2S y nthesis Technology ,S chool of Chemical Engineeringand M ateri als S cience ,Zhej iang Universit y of Technolog y ,H angz hou 310014,Zhej iang ,China )Abst ract :MnO x /TiO 2(i ),MnO x /TiO 2(a )and MnO x /TiO 2(c )catalyst s were prepared by t he impregnation ,aggradationand cop recipitationmet hodsrespectively ,andt heirpropertieswerecharacterized wit h XRD ,B ET ,F TIR ,H 22TPR and n 2butylamine tit ration 1The result s showed t hat MnO x /TiO 2(c )had t he largest B ET surface area ,pore volume and acidity ,and t he most concentrated pore size dist ribution and t he best dispersion of MnO x on t he surface of catalyst 1The experiment result s of N H 32SCR indicated t hat MnO x /TiO 2prepared by t he cop recipitation met hod showed t he bestperformance 1The catalyst wit h 20%Mn content yielded 9219%NO conversion at 140℃at a space velocityof 60000h -1.Key words :MnO x /TiO 2;cop recipitation ;impregnation ;aggradation ;low temperat ure SCR 2009-07-06收到初稿,2009-09-17收到修改稿。
联系人:陈银飞。
第一作者:黄海凤(1954-),女,教授。
基金项目:浙江省科技厅专项资助项目(2007C23034)。
引 言N H 32SCR 技术是消除固定源NO x 应用最广泛的技术。
目前商业V 2O 5/TiO 2催化剂适用于高温高尘工艺,催化剂会受到烟尘的冲刷、磨损和飞灰 Received date :2009-07-06.Corresponding aut hor :Prof.CH EN Y infei ,yfchen @zjut 1edu 1cn中杂质的污染,高温烟气还会使催化剂发生烧结、失活[1],从而影响催化剂的寿命,增加系统运行维护成本。
因此,如果将SCR系统置于脱硫除尘工序之后,催化剂在低硫、低尘和低温的环境下工作,便可延长催化剂寿命,同时也可降低反应器的设计要求,减少能源消耗[2]。
低温低尘脱硝工艺关键技术就是具有良好低温(120～250℃)活性的催化剂[3]。
锐态型TiO2载体与金属氧化物具有良好的亲和性,可使金属氧化物催化剂表现出较好的催化活性和选择性[4],同时也能拓宽催化剂的活性温度窗口,提高催化剂的稳定性。
许多研究通过比较负载在锐态型TiO2上的V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni及Cu7种过渡金属氧化物的脱硝活性,发现MnO x/TiO2的活性最高[526]。
而MnO x/TiO2催化剂的制备技术是影响其脱硝性能的关键因素,浸渍法、共沉淀法、沉积法是工业中较为常用的催化剂制备方法,因此比较这3种方法制备的催化剂之间的结构和性能的差异是有必要的。
本文以廉价的硫酸氧钛和醋酸锰为原料,采用浸渍法、沉积法和共沉淀法制备了MnO x/TiO2催化剂,通过XRD、B ET、F TIR、H22TPR等手段表征3种催化剂的结构和物理化学特性,并考察其低温脱硝性能,以加深对MnO x/TiO2催化剂的认识。
1 实验部分111 TiO2载体制备将硫酸氧钛完全溶解于水中,充分搅拌后滴入适量氨水,此时会产生大量沉淀,将沉淀物在室温中静置10h,过滤洗净后烘干10h,再放入马弗炉中550℃焙烧3h,磨碎待用。
112 催化剂制备11211 浸渍法 按比例在去离子水中加入醋酸锰和TiO2,室温搅拌2h,70℃下经旋转蒸发仪蒸干后,110℃烘干6h,500℃焙烧6h,压片、过筛为015～018mm粒径的颗粒。
样品记为MnO x/ TiO2(i)。
11212 碳酸铵沉积法 将一定量的醋酸锰溶解于去离子水,加入TiO2,在不断搅拌过程中缓慢加入碳酸铵溶液形成氢氧化物沉淀,沉积在TiO2上。
用去离子水清洗过滤,110℃烘干6h,500℃焙烧6h,压片、过筛为015～018mm粒径的颗粒。
样品记为MnO x/TiO2(a)。
11213 氨水共沉淀法 取一定量硫酸氧钛,在60℃水浴下搅拌,使其完全溶解,然后加入一定量醋酸锰,充分搅拌2h。
滴加25%(质量分数)氨水,控制终点p H值为10～11,继续搅拌2h。
过滤、洗涤,将得到的固体在110℃下干燥6h, 500℃焙烧6h,然后压片、过筛为015～018mm 粒径的颗粒。
样品记为MnO x/TiO2(c)。
113 催化剂表征11311 比表面积、孔结构测定 采用Micromerit2 ics ASA P2020C型吸附仪测定,吸附测定之前,样品于250℃下脱气2h以上。
样品的比表面积采用B ET法计算,孔径分布的测定采用BJ H法并以吸附等温线的脱附支为基准。
11312 XRD表征 XRD测试采用瑞士ARL公司SCIN TA G XTRA高分辨多晶X射线衍射仪,Ni 滤波,Cu靶,Kα辐射源,管电压为40kV,管电流为50mA,扫描范围10°～80°,步幅0104°。
11313 F TIR分析 红外分析(IR)用Nicolet205 F TIR光谱仪分析,波数范围400～4000cm-1,用K Br压片制样品,测试温度22℃,相对湿度50%。
11314 TPR分析 TPR测试在Micromeritics Autochem2910型化学吸附仪上进行。
样品先在He气中200℃预处理2h,然后切换成5%(体积分数)H2/N2混合气体作为还原气,气体流速为20ml・min-1,程序升温速率为10℃・min-1,检测器为双气路TCD。
11315 催化剂表面总酸量测定 采用吸附指示剂正丁胺滴定法测定催化剂的总酸量。
具体步骤如下:将高温活化后的粉状催化剂用环己烷(少量)于超声波提取30min,而后加入甲基红指示剂,用011mol・L-1正丁胺的苯溶液缓慢滴定,到达滴定终点时,记下所消耗的正丁胺的溶液体积V1。
催化剂的酸量按式(1)计算C2=C1V1V2(1)式中 C2为催化剂的酸量,mmol・g-1;C1为正丁胺浓度,mol・L-1;V1为正丁胺溶液的体积, ml;V2为催化剂的质量,g。
114 活性评价催化剂在自制管式SCR反应器中进行评价。
反应器为外部电加热,反应管催化剂床层旁放置热电偶测量温度,实验装置流程如图1所示。
催化剂颗粒粒度015～018mm,装填量为015g。
以钢气瓶模拟烟气组成,烟气中包括NO、O2、N2,・18・ 第1期 黄海凤等:制备方法对低温N H32SCR脱硝催化剂MnO x/TiO2结构与性能的影响N H 3为还原气体,NO 和N H 3体积分数均为0105%,O 2体积分数为5%,其余为N 2,气体流速为1L ・min -1,空速为60000h -1,气体流量、组成由质量流量计调节和控制。
气体分析采用德图TESTO3502XL 烟气分析仪,为了保证数据的稳定性和准确性,每个工况至少稳定30min。
图1 实验装置流程Fig 11 Flow chart of experimental apparatus1—N 2;2—O 2;3—N H 3;4—NO ;5—mass flow controller ;6—triple valve ;7—t hermocouple ;8—temperature programmer ;9—reactor ;10—analyzing apparatus ;11—outlet2 结果与讨论211 催化剂织构性质及表面酸量表征催化剂的织构表征结果如图2和图3所示。