不同载体铁基催化剂异相芬顿反应脱硝实验研究

采用溶胶凝胶法分别以SiO_2和Al_2O_3为载体制备Fe_2O_3质量分数为50%的负载型铁基催化剂,并对其进行表征,同时考察了温度、H_2O_2浓度对催化剂催化脱硝性能的影响。结果表明,制备的催化剂中的活性组分Fe_2O_3结晶度低,且粒径小,在载体中分散均匀;Fe_2O_3/SiO_2催化剂的比表面积是Fe_2O_3/Al_2O_3催化剂的5倍多;载体Al_2O_3有利于促进Fe(Ⅲ)的还原;2种催化剂的最佳反应温度为180~260℃,由于Fe_2O_3/Al_2O_3催化剂具有比Fe_2O_3/SiO_2催化剂更高的零电位点(PZC),在此温度区间内,Fe_2O_3/Al_2O_3催化剂的脱硝效率平均比Fe_2O_3/SiO_2催化剂高约20%。     

FCC再生装置中不同氧体积分数下铁基催化剂的脱硝性能研究

利用初湿浸渍法制备铁基催化剂,考察了不同负载量和不同载体制备催化剂在不同氧体积分数下的脱硝活性。结果表明,Fe_2O_3的负载量越大,适用于脱硝环境的O_2可调的范围越宽。当负载量为32%,O_2体积分数为2.2%时NO转化率可达100%。随着Fe_2O_3负载量的增加,活性位数目增加。当比较不同载体的脱硝活性时,Al_2O_3为载体的催化剂表现出更宽的O_2活性适用范围,且随着Fe_2O_3的负载量增加,结晶度增加,适用于脱硝环境的O_2可调的范围越宽。推测O_2的适用范围与Fe_2O_3结晶度有关。由NO-TPD发现,Al_2O_3有更强的NO吸附能力,有利于促进脱硝活性。     

Fe_2O_3/沸石催化剂非均相类Fenton湿法脱硝实验研究

为开发一种简单经济的湿法脱硝新工艺,采用浸渍法制备沸石载体负载Fe_2O_3的非均相类Fenton催化剂,并对其进行表征,同时考察了H_2O_2浓度、初始pH、催化剂质量浓度和反应温度对Fe_2O_3/沸石催化剂非均相类Fenton湿法脱硝效率的影响。结果表明,Fe_2O_3/沸石催化剂具有较大的比表面积,载体结构没有改变,活性组分Fe_2O_3均匀分散在载体上; Fe_2O_3/沸石催化剂具有明显的催化活性; H_2O_2浓度、初始p H、催化剂质量浓度和反应温度在最佳条件下,NO的脱除效率达52%;催化剂具有较好的稳定性,循环使用5次依然有48%左右的NO脱除效率。     

Fe_2O_3-Co_3O_4/Al_2O_3催化剂催化含氯尾气脱氢性能研究

研究了Fe_2O_3-Co_3O_4/Al_2O_3催化剂催化含氯尾气脱氢性能,分别考察了在不同反应温度、不同铁钴氧化物负载量和不同焙烧温度下尾氯脱氢性能,并采用XRD、SEM、FTIR和BET等手段对催化剂进行表征。结果表明,Fe_2O_3和Co_3O_4是催化剂的主要活性组分,在催化剂用量为0.5 g,Fe_2O_3负载量为2.0%,Co_3O_4负载量为1.2%,400℃焙烧和150℃反应温度下,催化剂表现出较好的脱氢性能,H_2转换率为96%,且总体上H_2-Cl_2反应选择性>H_2-O_2反应选择性。     

V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂的制备及其烟气脱硝性能

以活性成分负载量、负载顺序和焙烧温度等关键制备参数因素进行正交实验设计制备了V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂,对其进行XRD和TPR表征,并在自行设计搭建的SCR烟气脱硝实验平台上评价其(300~390)℃的SCR脱硝性能。结果表明,活性成分钒和钨绝大多数以非晶态形式存在于载体表面,且具有良好的分散性;主要活性成分V_2O_5负载量越高,脱硝率越高;400℃焙烧温度可以形成催化反应所需的晶相,且维持催化剂较高的比表面积;催化剂低温活性和高温活性是由表面富集和各种成分之间相互作用共同产生的结果,活性组分与载体之间的相互作用对315℃低温脱硝活性影响明显,以先钒后钨负载顺序为宜,表面富集对390℃高温脱硝活性起主要作用,以钒钨同时负载或先钒后钨负载顺序较好;随着m(WO_3)∶m(V_2O_5)的增加,在7.5∶1处催化剂的脱硝率升至最高,随后迅速下降,WO_3负载质量分数以6%为宜。在优化条件V_2O_5负载质量分数0.8%、WO_3负载质量分数6%、先钒后钨负载和400℃焙烧温度下制备了催化剂并进行脱硝性能验证,315℃低温脱硝活性达到69.56%。     

FexMnCe1-AC低温SCR催化剂SO2中毒机理研究

以活性炭为载体,通过超声辅助浸渍法制备了一系列Fe_xMnCe_1-AC催化剂,考察了该系列催化剂的低温NH_3-SCR脱硝活性,确立了活性最佳的催化剂,并探究了SO_2对其脱硝性能的影响。结果表明,Fe_(0.1)MnCe_1-AC催化剂低温脱硝活性最高,在120～220℃范围内NO的转化率均在90%以上(无SO_2)。此外,在180℃、SO_2浓度为429 mg/m~3时,该催化剂仍能保持77%左右的脱硝率。通过BET、XRD、XPS、H_2-TPR、NH_3-TPD、FT-IR、TGA等表征手段对催化剂的SO_2中毒机理进行了分析。研究发现,SO_2能与NH_3及催化剂中金属组分生成硫酸铵盐((NH_4)_2SO_4、(NH_4)_2SO_3)、MnSO_4等物质,改变了原催化剂孔道结构并减少了催化剂表面Br?nsted和Lewis酸性位点,抑制了催化剂吸附NH_3的能力。更多地,SO_2促使催化剂中Mn~(4+)、Ce~(3+)、Fe~(3+)和Fe~(3+)—OH~-基团数量下降,表面可还原物质减少,从而降低了催化剂的脱硝活性。     

Fe掺杂对Pt-Sn-K/γ-Al_2O_3异丁烷脱氢催化剂性能的影响

采用共沉淀法制备不同Fe含量的Fe(x)-γ-Al_2O_3复合氧化物载体,并采用真空浸渍法制备了Pt-Sn-K/Fe(x)-γ-Al_2O_3催化剂。对制备的催化剂进行XRD、N_2物理吸附-脱附和NH_3-TPD表征,研究Fe的掺杂对Pt-Sn-K/Fe(x)-γ-Al_2O_3催化剂的结构及其催化异丁烷脱氢反应性能的影响。结果表明,Fe的引入可以改变催化剂的反应活性和产物选择性,当Fe_2O_3掺杂质量分数为4%时,催化剂具有最高的异丁烯收率,50 h的平均收率达到42.9%。     

前驱体法制备四氧化三铁及其催化性能

采用前驱体法以钛白副产品为原料制备了Fe_3O_4(记为Fe_3O_4-PR),并将其作为催化剂催化H_2O_2降解活性艳红X-3B。考察了Fe_3O_4-PR的催化活性和稳定性,溶液pH、H_2O_2投加量和Fe_3O_4-PR投加量对该催化降解反应的影响。初步探究了该催化降解反应机理。XRD、SEM、磁性分析(VSM)和粒径分析(DLS)结果表明,采用前驱体法可成功制备出具有超顺磁性的多面立体结构Fe_3O_4-PR。性能测试表明,Fe_3O_4-PR具有良好的催化活性和稳定性。在pH=3、H_2O_2投加量为3.0 mmol/L及Fe_3O_4-PR投加量为1.0 g/L的条件下,活性艳红X-3B的降解率可达97%,总有机碳(TOC)去除率为47%。机理研究表明,该催化降解反应是在催化剂表面活性位点发生,·OH是主要活性物质,降解过程存在氧化还原循环。     

Y改性对V_2O_5-MoO_3/TiO_2催化剂脱硝性能的影响

为提升V_2O_5-MoO_3/TiO_2催化剂的脱硝性能,扩展催化剂活性温度窗口,对催化剂进行Y改性处理。采用XRD、N2-吸附脱附、H_2-TPR、拉曼光谱、NH3-TPD、XPS等手段对催化剂进行表征。结果表明,添加0. 3%的Y可以增加催化剂上聚合钒物种,提高催化剂V4+/V5+、(V4++V3+)/V5+的摩尔比率,同时,还能增加催化剂上化学吸附氧(Oα)的含量。然而,过量的(0. 6%、0. 9%) Y会导致催化剂还原性能和酸性性能的显著降低,对催化剂的脱硝性能有负面影响。4种催化剂中,VMo Y(0. 3)/Ti催化剂的脱硝活性最佳。     

现代表征技术在研究多相催化剂Fe_2O_3-CeO_2/γ-Al_2O_3的结构和CO氧化反应性能中的应用

以Fe_2O_3-CeO_2/γ-Al_2O_3催化剂为例,以机动车尾气催化消除中的CO氧化反应为模型反应,运用多种表征手段,考察制备方法调控下的催化剂结构及其对CO氧化反应性能的影响,探索催化作用本质。研究发现,制备方法会对Fe_2O_3-CeO_2/γ-Al_2O_3催化剂表面物种晶形、分散状态及配位环境等进行调控,共浸渍法制备的样品中具有更强的Fe-O-Ce相互作用,更多的团簇态活性Fe_2O_3物种,表现出更优的CO氧化性能。     

磁性核壳型Fe3O4@CeO2催化剂分解H2O2的性能研究

催化湿式过氧化氢氧化是常见的一种降解水中有机物的方法,催化剂的加入能促使H_2O_2分解产生氧化能力更强且无选择性的羟基自由基,开发出性能优异的催化剂是该方法的关键所在。采用溶剂热法制备出磁性核壳型的Fe_3O_4@Ce O_2纳米催化剂,并采用N_2吸附-脱附、磁性测试和透射电子显微镜(TEM)对制备的Fe_3O_4@Ce O_2催化剂进行表征。考查Fe_3O_4及Fe_3O_4@Ce O_2分解H_2O_2的性能,结果表明,相比Fe_3O_4,Ce O_2包覆后的Fe_3O_4@Ce O_2分解的H_2O_2效率得到了提高。     

现代表征技术在研究多相催化剂Fe_2O_3-CeO_2/γ-Al_2O_3的结构和CO氧化反应性能中的应用

以Fe_2O_3-CeO_2/γ-Al_2O_3催化剂为例,以机动车尾气催化消除中的CO氧化反应为模型反应,运用多种表征手段,考察制备方法调控下的催化剂结构及其对CO氧化反应性能的影响,探索催化作用本质。研究发现,制备方法会对Fe_2O_3-CeO_2/γ-Al_2O_3催化剂表面物种晶形、分散状态及配位环境等进行调控,共浸渍法制备的样品中具有更强的Fe-O-Ce相互作用,更多的团簇态活性Fe_2O_3物种,表现出更优的CO氧化性能。     

WO_3负载量对V_2O_5/WO_3-TiO_2催化剂脱硝性能的影响

采用V_2O_5/WO_3-TiO_2作为脱硝催化剂,考察活性组分V_2O_5和助剂WO_3负载量对催化剂脱硝活性和抗硫抗水性能的影响。结果表明,3%V_2O_5/x WO_3-TiO_2催化剂(x=3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%)上NOx转化率随着WO_3负载量增加而升高,催化剂反应温度窗口不断拓宽。单独通水蒸汽及同时通SO2和水蒸汽对催化剂的毒害作用均较强,表明H2O和NH3的竞争吸附是催化剂抗硫抗水性能较差的重要原因。SO_2与H_2O和NH_3反应生成亚硫酸铵盐和硫酸铵盐,导致催化剂孔隙堵塞,催化活性降低。     

Ba、Co共掺MnOx复合氧化物低温选择性催化还原NO研究

利用柠檬酸络合法制备了一系列Ba、Co掺入MnO_x脱硝催化剂，研究了Ba、Co掺入对MnO_x低温NH₃-SCR性能的影响。测试结果表明：Ba单独掺入时抑制了MnO_x的催化性能，Co单独掺入时促进了MnO_x的催化性能；而当Ba、Co共掺时，催化剂性能出现了最大的提升，其中3BaMnCoO_x表现出了优异的脱硝活性，反应温度高于180℃时其脱硝性能在99%以上，且表现出了良好的抗水硫性能。采用XRD、SEM、NO-TPD、NH₃-TPD、H₂-TPR和NO吸附原位红外等表征手段对催化剂进行了表征。结果表明，Co掺杂后形成了MnCo₂O_4.5固溶体，赋予了催化剂优异的氧化还原性能；Ba掺杂为催化剂提供了新的NO吸附位点，导致了新的活性硝酸盐吸附物种形成，显著促进了催化剂的NO吸附性能。这些特性使得BaMnCoO_x低温脱硝催化剂展现出了优异的脱硝性能。     

锰改性磁铁矿催化NH_3-SCR脱硝性能研究

采用水热法制备锰改性磁铁矿型催化剂用于烧结烟气选择性催化还原脱硝反应,研究水热反应温度对催化剂物理化学性能及脱硝性能的影响。结果表明,160℃水热反应制备的催化剂MnFe_2O_4-160表现出最佳的脱硝性能,在反应温度80℃即可达到90%的脱硝效率。提高锰的平均价态,促进表面吸附氧含量,增大比表面积,有利于提高锰改性磁铁矿催化剂的低温脱硝性能。     

SO_2对稀土精矿催化剂NH_3-SCR脱硝催化性能的影响

抗硫性能是评价脱硝过程中催化剂性能的关键指标,研究SO_2对催化剂理化特性的影响对催化剂脱硝应用具有重要意义。通过焙烧处理白云鄂博稀土精矿得到稀土精矿催化剂,利用催化剂抗硫性能实验台,结合SEM、BET、XRD和FT-IR,分析了O_2、NH_3、NO气氛下SO_2在催化剂表面的吸附及不同SO_2浓度对催化剂催化脱硝性能的影响。结果表明,SO_2对稀土精矿催化剂脱硝性能有显著的促进作用,300℃时,NO转化率从28%提高至50%,350℃时,NO转化率从42%提高至75%; SEM、BET和XRD结果表明催化剂抗硫性能测试前后的物理结构和化学组成基本保持不变,稀土精矿催化剂具有较好的抗硫性能;FT-IR结果证实SO_2的吸附使稀土精矿催化剂表面B酸性位点增多,催化剂对NH_3的吸附能力增强,因此有利于提高催化剂活性。研究结果可为白云鄂博稀土精矿催化剂NH_3-SCR脱硝应用过程中抗硫性能提供有价值的基础数据参考。     

新型含Ni中温多元金属氧化物脱硝催化剂的合成、表征及催化活性测试

以锐钛矿型TiO_2白色粉末为载体,Fe、Ce、Mn、Ni这4种水溶性盐为反应组分,通过一步共沉淀法制备出一种新型含Ni的中温选择性催化还原(Selective catalytic reduction,SCR)脱硝催化剂——Fe_2O_3-CeO_2-MnO_x-NiO/TiO_2多元金属氧化物。通过X-射线光电子能谱仪(XPS)、扫描电镜(SEM)、比表面积及孔径测定仪(BET)、X-射线能谱仪(EDS)、X-射线衍射仪(XRD)和热重分析仪(TG)对催化剂进行多种性能表征分析,同时进行脱硝活性测试。结果表明,在脱硝催化中段温度(200~300℃)区间内,制备的新型Fe_2O_3-CeO_2-MnO_x-NiO/TiO_2多元金属氧化物催化剂表现出良好而稳定的脱硝性能,催化效率最高可达90%以上。     

基于Fe_2O_3-V_2O_5-ZnO的奇台风化煤催化氧化工艺及其结构表征

采用Fe_2O_3-V_2O_5-ZnO复合固体酸催化剂,对奇台风化煤进行催化氧化制备腐植酸。通过正交实验对催化氧化工艺条件进行了优化,并且采用XRD、TEM研究了Fe_2O_3-V_2O_5-ZnO催化剂的微观结构及形貌。结果表明,在酸煤比4∶l(v/w),反应温度80℃,反应时间2h,Fe_2O_3-V_2O_5-ZnO催化剂用量3%时腐植酸产率可达77.5%,表明Fe_2O_3-V_2O_5-ZnO催化剂能显著提高腐植酸的产率。微观结构分析表明Fe_2O_3-V_2O_5-ZnO复合固体酸催化剂结晶性较好,同时具有良好的分散性。     

V2O5/AC催化剂吸附NH3及其选择性还原脱硝活性

在不同活性焦(Activated Coke, AC)载体上以等体积浸渍法负载V2O5,制备出一系列V2O5/AC催化剂. 通过NH3暂态响应实验和NH3穿透时间实验考察了在200℃下V2O5/AC的表面积、灰分、表面官能团和V2O5对NH3的吸附量及NO的选择性催化还原活性的影响. 结果表明,对于载体未经硝酸处理的催化剂,NH3的吸附位主要是V2O5(参与脱硝反应的NH3的吸附量与催化剂上V2O5负载量的比值为1:5),活性焦及其中的灰分对NH3的吸附量很小;硝酸处理在活性焦表面引入的含氧和含氮酸性官能团对参与脱硝反应的NH3的吸附量是V2O5上吸附量的1.3倍,这些官能团不影响V2O5对NH3的吸附;活性焦上吸附的NH3的脱硝活性很低,但可迁移至V2O5上参与脱硝.     

新型催化剂催化氧化风化煤制备腐植酸

采用溶胶-凝胶法制备了Fe_2O_3/TiO_2和FePc(NO_2)_4/TiO_2复合粒子催化剂,通过金相显微镜、XRD等对形貌和晶相结构进行表征,研究催化剂在风化煤氧解制备腐植酸中的催化性能。结果表明,两种催化剂都是无均一形貌的片状结构,负载催化剂的二氧化钛为锐钛矿相。TiO_2负载Fe_2O_3和TiO_2负载FePc(NO_2)_4催化剂明显提高了氧化剂的反应活性,使得总腐植酸的产率分别提高了19.0%和31.3%,游离腐植酸的产率分别提高了7.0%和14.4%。