富氧条件Co/H-ZSM-5催化剂上CH4选择催化还原NO的研究

采用离子交换法制备了一系列具有不同硅铝比和不同Co负载量的Co/H-ZSM-5催化剂样品。富氧条件下考察了硅铝比、Co负载量、空速、O₂浓度及酸位对催化剂选择催化还原活性的影响。并对其进行了XRD、BET、H₂-TPR和DRS-UV-vis等表征。催化结果表明，催化剂的催化活性随Co负载量的增加而增加，随硅铝比的增加而减少；NO转化率随着空速的增加而降低。O₂体积分数为2%时，NO达最大转化率。表征结果表明，Co²⁺为活性中心，酸中心的存在对催化活性有一定的促进作用。     

原位漫反射红外光谱研究NO和NH3在CuO/γ-Al2O3催化剂上的吸附行为

利用原位漫反射红外光谱法在线研究NH₃和NO在CuO/γ-Al₂O₃催化剂表面吸附和氧化的反应过程。NH₃不仅能被吸附在L酸位,也能被吸附在B酸位。NH3氧化脱氢形成NH₂物种是反应的中间步骤。NO和NO₂以多种形态吸附在催化剂表面。O₂存在条件下有利于吸附的NO物种被氧化成高价的NO₂。暂态实验中,吸附NH₃饱和的催化剂载体通入NO和O₂后,共价吸附的NH₃首先消失,而NH⁺₄没有参加反应。吸附NO饱和的催化剂载体通入NH₃和O₂后,吸附态NO特征峰基本没有变化。选择性催化还原反应发生在吸附态NH₃和气态NO之间,吸附态的NO及其氧化生成的亚硝基和硝基物种不参与SCR反应。     

原位漫反射红外光谱研究NO和NH3在CuO/γ-Al2O3催化剂上的吸附行为

利用原位漫反射红外光谱法在线研究NH₃和NO在CuO/γ-Al₂O₃催化剂表面吸附和氧化的反应过程。NH₃不仅能被吸附在L酸位,也能被吸附在B酸位。NH3氧化脱氢形成NH₂物种是反应的中间步骤。NO和NO₂以多种形态吸附在催化剂表面。O₂存在条件下有利于吸附的NO物种被氧化成高价的NO₂。暂态实验中,吸附NH₃饱和的催化剂载体通入NO和O₂后,共价吸附的NH₃首先消失,而NH⁺₄没有参加反应。吸附NO饱和的催化剂载体通入NH₃和O₂后,吸附态NO特征峰基本没有变化。选择性催化还原反应发生在吸附态NH₃和气态NO之间,吸附态的NO及其氧化生成的亚硝基和硝基物种不参与SCR反应。     

Ag对Pd/Al2O3催化分解NO反应的促进作用

研究了不同含量的银对Pd/Al₂O₃催化分解NO反应活性的影响。结果表明，低温下，Pd/Al₂O₃催化剂对NO的分解反应活性不高；反应温度达到720 ℃时，NO分解活性迅速上升。O₂-TPD研究表明，Pd/Al₂O₃上氧的脱附速率也是在720 ℃左右达到最大值，因此，在温度低于720 ℃时，氧从催化剂表面的脱附是NO分解反应的速率控制步骤。Pd/Al₂O₃中添加适量的Ag对NO分解反应有促进作用。O₂-TPD研究表明，这种促进作用与Pd表面氧物种的起始脱附温度向低温移动有关。     

Ce-P-O催化剂用于氨选择催化还原消除氮氧化物

制备了可用于氨选择催化还原消除氮氧化物的Ce-P-O催化剂,通过X射线衍射、扫描电镜、N₂吸附、H₂程序升温还原和氨程序升温脱附等手段对催化剂进行了表征,并考察了催化剂的性能。结果表明,催化剂在空速20 000 h^-1表现出较高的氮氧化物消除活性,NO转化率>90%,在水蒸汽和SO₂存在条件下,催化剂具有较好的催化活性和稳定性。     

O2/N2、O2/CO2和O2/CO2/NO气氛下煤粉燃烧NOx排放特性

利用滴管炉研究了O₂/N₂、O₂/CO₂和O₂/CO₂/NO气氛下煤燃烧过程中NO_x的排放特性。实验结果表明,在O₂/N₂和O₂/CO₂气氛下,高温或高O₂浓度均使NO排放量增加。O₂/CO₂气氛下NO排放量比O₂/N₂气氛下NO排放量低大约30%～40%。在O₂/CO₂/NO气氛下,温度不同时,O₂浓度变化对NO排放量的影响规律不同,对循环NO降解的影响规律也不同。高温不利于循环NO降解。随停留时间的延长NO排放量出现两个峰值。     

NiO-MgO固溶体蜂窝催化剂部分氧化重整净化生物质气特性

采用分步浸渍法制备了NiO-MgO固溶体蜂窝催化剂,以60 h连续重整实验,考察了不同临氧条件下MCM催化剂催化生物质气重整净化的性能。利用TG-DSC对催化剂的表面积炭进行了分析,采用GC、GC-MS等手段对生物质气组成及焦油转化产物进行了分析。结果表明：加入O₂后进行临氧重整,可改善出口合成气的品质,H₂/CO摩尔比较干重整时提高了10%左右。但当O₂/fuel摩尔比超过0.127时,H₂/CO摩尔比有所下降。O₂的加入可明显提高催化剂的催化活性和稳定性,随着O₂ 含量的增加出口合成气中的CH₄含量降低,临氧重整条件下焦油的转化率较无氧条件时提高了5%,转化率达到99%以上。热重分析表明,O₂ 含量的增加会减少催化剂表面积炭量。实验中添加从气化现场提取的生物质焦油,经检测焦油大部分转化为H₂、CO及痕量轻质组分,且对干重整中难于转化的含氧有机化合物等转化更为彻底。     

氨法选择性催化还原脱硝催化剂的研究

采用浸渍法,以TiO₂为载体,负载P₂ O₅、V₂O₅和MoO₃或WO₃制备选择性催化还原(SCR)催化剂,研究了不同磷含量以及水蒸汽对催化剂性能的影响。结果表明,随着催化剂中磷含量增加,P₂O₅-V₂O₅-MoO₃/TiO₂催化剂的SCR活性呈先上升后下降的趋势,其中,含质量分数0.5%P₂ O₅催化剂的活性较好。反应体系中水蒸汽的存在对催化剂的低温活性有明显的抑制作用。     

选择性催化还原NOx的反应机理研究

选择性催化还原法（SCR）脱除NOx具有较高的效率,是目前工业中应用最广泛的工艺。催化还原NOx的反应过程相当复杂。概括了H₂、CO、烃类、NH₃和尿素等作为还原剂选择性催化还原氮氧化物的各种反应机理,详细论述了催化还原过程中形成的中间体,如亚硝基甲烷、烯醇式物质[CH₂=O)、NO₂［NH₄+］₂、NO_y、C_xH_yO_zN、C_xH_yO_z、NO⁺、NCO或C_tH_xO_yN_z等,并讨论了催化剂和载体表面上的氧空缺和活性中心对SCR的影响，展望了这一领域的研究方向。     

O2/CO2气氛下煤燃烧SO2/NO析出特性

在水平管式炉上研究了O₂浓度、CO₂浓度、温度及石灰石添加等各参数对O₂/CO₂气氛下徐州烟煤和龙岩无烟煤燃烧过程中SO₂/NO排放特性的影响。结果发现,O₂/CO₂气氛下,烟煤和无烟煤燃烧SO₂/NO的析出规律与空气气氛下不同,同等O₂浓度下析出量比空气气氛下小。O₂/CO₂气氛下,随着O₂浓度的提高,烟煤和无烟煤SO₂/NO排放量均增大;随着CO₂浓度的升高, SO₂/NO排放量均减小。O₂/CO₂气氛下,石灰石添加对SO₂排放的抑制作用低于空气气氛下;石灰石添加对NO的排放有一定减排作用。对煤灰的元素分析显示O₂/CO₂燃烧对SO₂的抑制主要是由于煤灰的自固硫能力增强,而对NO的减排作用则是促进燃料N向其他含N气体的转换。     

MnO2/NH4NaY 催化剂上的NO低温选择性催化还原（SCR）

研究了NO在新型MnO₂/NH₄NaY催化剂上的低温转化行为，并对MnO₂/NH₄NaY的再生及稳态操作进行了考察。结果表明，以MnO₂/NaY为母体，用硫酸铵溶液离子交换制备的新型MnO₂/NH₄⁺NaY分子筛催化剂具有良好的低温活性，120 ℃时，NO转化率近100％。但催化剂不能在高于150 ℃的反应温度下操作，防止NH₄⁺挥发解吸。离子交换过程中，NH₄⁺的交换度可达40%，在120 ℃、氧体积分数6%、空速3 000h^-1和水体积分数7%和无外加还原剂条件下，MnO₂/NH₄NaY可保证入口浓度为1 000×10^-6的NOx在连续7 h内达到完全转化。在高空速（12 000 h^-1）有稳定氨源下，于MnO₂/NH₄NaY上进行的SCR稳态实验充分证明，存在于MnO₂/NH₄NaY的NH₄⁺对催化反应明显有利。 它可使NH₃与NOx物质的量比从以往的1.2降至1，大大减少由于NH₃泄露而造成的二次污染。     

V2O5/TiO2基SCR脱硝催化剂的制备及其催化性能

采用纳米TiO₂为催化剂载体原料,V₂O₅为催化剂,通过混合、球磨、干燥和焙烧等工艺制备选择性催化还原脱硝法催化剂,研究了催化剂的制备工艺和催化性能。通过差热分析研究催化剂的相变和烧结温度,通过模拟烟气分析装置表征催化剂的催化性能。结果表明,加入V₂O₅可以提高催化性能,以6%V₂O₅-94%TiO₂为配方的催化剂对NO的脱除率达97.5%,温度窗口为（300～420） ℃。     

NO与Co(NH3)2+6气液反应动力学

用Co(NH₃)²⁺₆的氨水溶液可同时实现NO的氧化和吸收过程.NO 与Co(NH₃)²⁺₆气液反应动力学研究表明,NO与Co(NH₃)²⁺₆的反应为瞬间反应,当Co(NH₃)²⁺₆浓度低于20mmol•L^-1时过程为双膜控制,当Co(NH₃)²⁺₆浓度大于20mmol•L^-1时过程逐渐变为气膜控制.NO的吸收速度随温度的升高而降低,气相中氧的存在有利于NO的吸收,但当氧的含量高于5.2%后再继续增加氧的含量NO吸收速率提高不大.经研究建立了有氧时NO 与Co(NH₃)²⁺₆气液反应动力学方程.     

负载型La-K-Cu-Mn-O催化剂同时去除颗粒物和NOx性能

通过在柴油机排放颗粒物过滤器上负载La_0.8K_0.2Cu_0.05Mn_0.95O₃复合金属氧化物催化剂并进行实际柴油机尾气挂烟,利用程序升温反应技术,对同时催化去除柴油机颗粒物和氮氧化物反应进行了实验研究。研究结果表明,空白载体上实际柴油机排放颗粒物燃烧生成的CO₂曲线呈双峰,分别对应于可溶性有机物和干碳烟的燃烧。负载型催化剂能有效降低可溶性有机物和干碳烟的燃烧温度,促进NO向N₂转化。与淤浆法相比,浸渍法负载的催化剂效果更好,浸渍法负载催化剂可以将起燃温度降至160 ℃,最高的NOx向N₂转化率达63.4%。     

柴油车尾气四效组合催化剂的研究

提出设计双层组合催化剂净化新技术,即碳黑氧化燃烧催化剂床层和NOx还原催化剂床层的组合,该组合催化剂对柴油机尾气四种污染物的消除具有较高的催化活性。采用浸渍法制备了Al₂O₃负载不同量的La_0.8K_0.2MnO₃和相同负载量、不同K含量的La_1-xK_xMnO₃/Al₂O₃催化剂作为氧化催化剂处理碳烟、CO和HC;采用等体积浸渍法制备Cr/HZSM-5、Mo/HZSM-5、W/HZSM-5三系列催化剂作为还原催化剂处理NOx,并将其进行组合,得到优良的氧化还原组合催化剂,同时处理柴油车尾气中的四种污染物。在模拟柴油车尾气组成条件下,用乙炔代表烃类物质并采用固定床微型反应装置,考察了所制备的双层四效组合催化剂净化柴油车尾气的催化性能。研究发现,负载质量分数为50%的La_0.5K_0.5MnO₃/Al₂O₃和负载量为1.42×10^-4mol·g^-1的W/HZSM-5组合催化剂对于同时消除柴油车尾气NO、碳颗粒、CO和HC有较好的效果。NO还原为N₂的转化率在反应温度范围最高可达79%,同时碳颗粒的燃烧峰值温度为448 ℃,碳颗粒燃烧生成CO₂ 的最大选择性可达98%,乙炔完全转化的温度为364 ℃,从而实现了四种有害物质的同时催化净化。     

脉冲放电产生医用NO副产物NO2的去除

NO已被证明是血管舒张因子，临床上用来治疗急性呼吸衰竭，医疗要求的NO体积分数一般为5×10^－6～20×10^－6。在干燥空气中进行脉冲放电可以产生满足临床要求的NO，但同时也会产生对人体有很大伤害的NO₂。因此，必须把NO₂的体积分数降低到满足临床要求的<3×10_－6，V(NO₂)∶V(NOx)<5%。利用钼丝在一定的温度下将NO₂转化为NO，在350～500 ℃时NO₂转化率为30%～60％。研究了温度和钼丝直径对催化反应效率的影响，并对催化反应器设计和反应机理进行了探讨。     

堇青石蜂窝陶瓷载CuO选择催化还原NO的研究

以堇青石蜂窝陶瓷(CC)为载体、CuO和不同助剂为活性组分，用浸渍法制备CuO/CC、CuO-NiO/CC和CuO-NiO-CeO₂/CC催化剂, 采用TPR、XRD和XPS等测试方法对催化剂进行表征。TPR结果表明，催化剂主要以Cu²⁺形式存在。采用程序升温和恒温法在固定床反应器常压条件下研究了以尿素作还原剂还原模拟汽车尾气中的NO。结果显示，CuO-NiO-CeO₂/CC催化剂在(150～350) ℃具有较高的活性，250 ℃时具有较高的转化率。     

低温脱除NOx催化剂的开发

开发了一种以NH₃为还原剂、选择性催化还原氮氧化物的负载铜低温催化剂。试验结果表明，活性组分和助催化剂的含量、催化剂的焙烧条件和反应空速对NO的转化率有显著的影响。催化剂具有高活性温域宽、氮氧化物去除率高和压碎强度好等特点。应用试验表明，在废气中NOx为21562 mg/m³、NOx+空气为870 m³/h，空速为4100 h^－1、反应温度280 ℃的条件下，氮氧化物的脱除率达99.6％。     

SO2和NO在载体γ-Al2O3上的相互作用

通过分析载体γ-Al₂O₃在423 K吸附NO和SO₂气体时的TPD和DRIFTS谱图,研究了SO₂和NO在γ-Al₂O₃上的相互作用。结果表明,在γ-Al₂O₃上SO₂促进NO氧化,NO促进SO₂吸附,O₂参与了SO₂和NO之间的相互作用。机理探讨认为,NO和SO₂在γ-Al₂O₃上吸附时至少形成两类中间体,一类中间体分解放出NO₂,另一类中间体分解产生SO₃,两类中间体分解后均产生氧空位,O₂通过（至少为途径之一）补充氧空位重新生成晶格氧或晶格缺陷吸附氧参加SO₂和NO之间的相互作用。