锰基氧化物低温脱硝催化剂的研究

锰基氧化物低温脱硝催化剂的研究

氮氧化物(NO、)是一种常见的大气污染物,是光化学烟雾、大气酸沉降以及城市雾霾等一系列环境问题的根源所在,NOx的污染控制对改善空气质量具有重

要意义。氨选择性催化还原(NH3-SCR)是一种被广泛应用脱硝技术,已商业化的钒钛体系催化剂活性温度窗口较窄(350～400℃)且低温活性较差,开发具有较高活性的低温SCR技术成为研究人员关注的热点。

本论文采用浸渍法制备了一系列锰基催化剂,考察了MnOx负载量、焙烧温度、Ce添加量、载体以及制备方法对催化剂脱硝性能的影响。并通过XRD、 H2-TPR、BET、SEM、NH3-TPD以及XPS等表征手段研究了催化剂的理化性质。

论文主要得出以下结论：1、以USY、β及ZSM-5分子筛为载体,Mn负载量分别为t%,15wt%及15wt%,焙烧温度为300℃时,催化剂的低温脱硝活性相对较好。

2、添加助剂Ce能显著提高Mn基氧化物催化剂的低温脱硝活性,当Mn:Ce摩尔比为2：1时,催化剂的活性相对较好。

XRD和SEM表征发现,Ce的添加能够促进Mn在催化剂表面上的分散,H2-TPR 表征发现,Ce的添加能够增大催化剂低温还原峰面积并降低低温还原峰温度。3、与β、 ZSM-5分子筛负载的催化剂相比,以USY为载体的催化剂具有相对较高的低温脱硝活性,这与该催化剂表面存在较多的活性氧物种及较多的弱酸位有关；同时,催化剂表面较高的Mn4+/Mn3+原子浓度比及较高的吸附氧表面浓度也有利

于提高催化剂的脱硝性能。

4、载体的硅铝比对催化剂催化活性有较大影响。以β-40为载体的催化剂

催化活性较好,与该催化剂催化剂低温还原峰温度较低有关。

5、活性组分负载顺序对催化剂催化活性有较大影响。同时负载Mn和Ce制

备的催化剂催化活性相对较高。

该催化剂具有较大的比表面积,以及较低的低温还原峰温度。6、超声条件对催化剂催化活性也有一定影响。

超声处理时间为20min时,催化剂催化活性相对较高。XRD表征发现随着超声时间的增加能促进活性组分在载体表面的分散,超声处理时间为20min的催化剂低温还原峰温度较低。

7、金属改性分子筛作载体可使催化剂活性有较大提高。Fe改性的分子筛负载的催化剂催化活性相对较好。

XRD结果显示,Fe改性对分子筛的结构有较大影响,且活性组分在催化剂表面分布均匀,H2-TPR分析表明,Fe改性的分子筛负载的催化剂低温还原峰的起始温度比较低,说明其低温还原能力较强。