催化剂制备与研究 水热老化温度对Fe-Beta型分子筛NH3-SCR商业催化剂的影响

Fe-Beta型商业用分子筛催化剂经过不同温度水热老化处理后,测试其NH₃-SCR反应活性与选择性,并利用NH₃-TPD、O₂-TPD、H₂-TPR、BET、XRD和SEM等对样品的物化性能进行表征,考察不同水热老化温度对催化剂性能的影响及其作用机理。结果表明,水热老化导致催化剂的中低温度段活性下降,不同老化温度对催化剂性能的影响并不相同,呈现出两个不同阶段。较低水热老化温度下,催化剂表面吸附氧物种的能力、表面酸性位以及氧化能力的降低导致低温段活性降低;老化温度升至900 ℃后,催化剂微孔结构崩塌,比表面积大幅度减小,催化剂颗粒与表面Fe的氧化物物种出现严重团聚是导致催化剂中低温段性能大幅度降低的原因。     

铜源对Cu/ZSM-5催化剂氨选择性催化还原NO的影响

采用旋蒸法,以硝酸铜、醋酸铜、硫酸铜为前驱体分别制备了3种不同铜源的Cu/ZSM-5分子筛催化剂。评价了不同铜源Cu/ZSM-5催化剂的氨选择性催化还原(NH_3-SCR)活性,并通过XRD、N2-吸附/脱附、H2-TPR、XPS和NH_3-TPD等技术对催化剂的物化性质进行了表征。结果表明:铜源对Cu/ZSM-5分子筛催化剂中低温段的氨选择性催化还原NO性能有较大影响。所制备的3种不同铜源Cu/ZSM-5催化剂活性在中低温段有明显差异,以硝酸铜为前驱体的Cu(N)/ZSM-5催化剂取得最佳的中低温活性,在190℃时NO转化率达91%。表征结果表明,引入不同铜盐种类对分子筛的结构影响不大,但对其铜物种存在形式、酸位数量等影响较大。Cu(N)/ZSM-5样品具有最多的孤立Cu~(2+)物种以及中酸位数量。孤立的Cu~(2+)有利于增强催化剂低温还原性能,中等强度酸性位点有利于NH_3的吸附与活化,因此Cu(N)/ZSM-5样品中低温段NH_3-SCR催化性能最佳。     

氯对Pt-Sn-K/γ-Al_2O_3催化剂及其性能的影响

制备了不同氯含量的Pt-Sn-K/γ-Al_2O_3催化剂,利用X射线荧光光谱仪(XRF)、低温氮吸附-脱附法、氨-程序升温脱附法(NH_3-TPD)、氢气程序升温还原法(H_2-TPR)、热重(TG)分析等手段考察了氯含量对Pt-Sn-K/γ-Al_2O_3催化剂物性、表面酸性、铂分散度等的影响。通过异丁烷脱氢反应,考察氯对催化剂脱氢性能及积炭的影响。结果表明:适宜的催化剂表面酸性能够提高催化剂的性能,当氯质量分数为0.9%时,催化剂表现出较高的活性和选择性。     

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。     

铁铈复合选择性催化还原脱硝催化剂的碱金属(钾)中毒机理

采用湿法浸渍法将碱金属(钾和钠)负载到柠檬酸法制备的铁铈复合催化剂(FeCeO_x)表面模拟中毒,考察碱金属对此催化剂低温选择性催化还原(SCR)脱硝活性的影响;通过N2吸附、程序升温脱附(NH3-TPD、NO-TPD)、H2程序升温还原(H2-TPR)及原位漫反射红外傅里叶变换光谱(in situ DRIFTS)等表征技术分析了催化剂的失活原因和机理。结果表明,碱金属钾比钠对铁铈复合催化剂的脱硝活性影响更大;碱金属钾中毒后,催化剂的比表面积和氧化还原性能下降;钾降低了催化剂的低温NOx吸附能力,尤其是减少了活性硝酸盐物种而生成更多的惰性硝酸盐物种;催化剂表面酸性的显著下降是此催化剂失活的主要因素,且Br?nsted酸位和Lewis酸位两种酸性位均受到钾的影响,抑制着NH3在催化剂表面的吸附。     

低温等离子体改性LaCoO_3催化剂去除炭烟颗粒的催化性能

采用低温等离子体对LaCoO_3复合氧化物进行表面改性,利用XRD、FT-IR、H2-TPR和O_2-TPD等对催化剂表面物化性能进行表征,分析等离子体对催化剂表面物化性质的影响。采用程序升温氧化反应评价催化剂对模拟柴油机炭烟催化氧化的活性。结果表明,等离子体改性促进了催化剂表面晶格氧的活化,增加了活性氧物种数目,从而增强了催化剂对炭烟催化氧化活性,炭烟催化起燃温度Ti由278℃降到274℃,峰值温度Tm由354℃降至345℃,燃尽温度Tf由425℃降至386℃。     

CeO2含量对柴油机商用稀土SCR催化剂脱硝性能的影响

考察了不同CeO₂含量对柴油机商用稀土选择性催化还原（SCR）催化剂NH₃-SCR性能的影响。通过X射线衍射、N₂吸附-脱附、X射线光电子能谱、H₂-程序升温还原和NH₃-程序升温脱附等表征手段对催化剂的结构及性能进行了研究。研究发现,CeO₂含量对催化剂的晶体结构没有影响,添加后促进了稀土催化剂表面SiO₂的分散,从而对催化剂的脱硝性能及水热老化性能产生影响;CeO₂含量影响催化剂的织构性质,较大的孔体积和适当的比表面有利于催化剂水热老化后催化剂的脱硝性能的提高;随着CeO₂含量从14%增加到20%,其表面Ce含量呈先降低后升高的趋势,其中Ce⁴⁺含量与催化剂的水热老化后催化剂的脱硝性能成正相关;CeO₂含量的增加会阻碍稀土催化剂中其他组分的还原或增加其热稳定性,从而影响催化剂的还原能力和酸性位数量;通过脱硝性能测试,稀土催化剂中CeO₂的最佳含量为16%。     

硅铝比对Cu/SSZ-13分子筛低温催化性能的影响

采用水热法和液态离子交换法制备了一系列硅铝比(摩尔比)不同的Cu/SSZ-13分子筛[n(Si)/n(Al)=47,30,20,15],探究了硅铝比对NH_3选择性催化还原(NH_3-SCR)的影响,并通过XRD,ICP,N_2吸脱附,SEM,H_2-TPR,NH_3-TPD等表征分析对样品的物化性质进行了系统研究。活性测试结果表明,不同硅铝比分子筛的NH_3-SCR性能具有显著差异,特别是低温范围,其中催化剂起燃温度T_(50)(转化效率≥50%时的温度)顺序为n(Si)/n(Al)=20 n(Si)/n(Al)=15 n(Si)/n(Al)=30 n(Si)/n(Al)=47。从表征结果可知,硅铝比会影响分子筛催化剂的表面形貌、晶体结构,进而影响样品中Cu物种的分布和数量及酸性。4种分子筛催化剂中n(Si)/n(Al)-20具有最多的孤立Cu~(2+)以及弱L酸位数量,有利于低温NH_3-SCR反应的进行。     

CeO_2/ZrO_2物质的量比对CeO_2-ZrO_2-WO_3催化剂在NH_3选择性催化还原NO中的影响:氧化还原性能和表面酸性的探讨

采用水热法制备了一系列的催化剂用于NH_3选择催化还原NO,通过不同的CeO_2/ZrO_2物质的量比考察催化剂的氧化还原性能和表面酸性对其催化活性的影响。采用XRD、H_2-TPR、NH_3-TPD等表征手段对催化剂进行了表征,结果表明:当CeO_2/ZrO_2物质的量比为5∶5时,催化剂拥有最强的氧化还原能力和较多的弱酸和中强酸,从而在200~430℃区间内该催化剂拥有90%以上的NOx去除率。此外,10%(体积分数)H_2O对该催化剂低温活性有抑制作用,在213~500℃区间内,H_2O对SCR活性没有影响,在225~500℃区间内,NOx的去除率达到100%。     

双金属交换的Cu-Mn/SSZ-39催化剂的NH3-SCR脱硝性能

摘要：以SSZ-39为载体，采用离子交换法制备不同铜锰物质的量比的Cu-Mn/SSZ-39分子筛催化剂，并考察其在以NH3为还原剂的选择性催化还原NO反应（NH3-SCR）中的脱硝活性。通过XRD、SEM、N2吸脱附、NH3-TPD、H2-TPR、XPS、ICP等对催化剂的结构、形貌、表面酸性等进行表征。结果表明，Cu2 提供主要的反应活性位，使催化剂具有良好脱硝活性和N2选择性；Mn2 /3 交换提 高了催化剂的表面酸性，特别是增加了弱Lewis酸的含量；Cu2 、Mn2 /3 双金属交换的Cu-Mn/SSZ-39催化剂具有良好的低温脱硝活性和水热稳定性。当Cu与Mn的物质的量比为1:0.6时，Cu-Mn(0.6)/SSZ-39具有最低的起燃温度（T50为125 ℃），在184~433 ℃的宽温度范围内转化率达到90%以上，并在450 ℃内保持90%以上的N2选择性。水热老化后的Cu-Mn/SSZ-39-A基本保持了原有的晶型、形貌和脱硝活性，体现了良好的水热稳定性。     

双金属交换的Cu-Mn/SSZ-39催化剂的NH3-SCR脱硝性能

以SSZ-39为载体,采用离子交换法制备不同铜锰物质的量比的Cu-Mn/SSZ-39分子筛催化剂,并考察其在以NH3为还原剂的选择性催化还原NO反应(NH3-SCR)中的脱硝活性.通过XRD、SEM、N2吸脱附、NH3-TPD、H2-TPR、XPS、ICP等对催化剂的结构、形貌、表面酸性等进行表征.结果表明,Cu2+提供主要的反应活性位,使催化剂具有良好的脱硝活性和N2选择性;Mn2+/3+交换提高了催化剂的表面酸性,特别是增加了弱Lewis酸的含量;Cu2+、Mn2+/3+双金属交换的Cu-Mn/SSZ-39催化剂具有良好的低温脱硝活性和水热稳定性.当Cu与Mn的物质的量比为1:0.6时,Cu-Mn(0.6)/SSZ-39具有最低的起燃温度(T50为125℃),在184～433℃的宽温度范围内NO转化率达到90％以上,并在450℃内保持90％以上的N2选择性.水热老化后的Cu-Mn/SSZ-39-A基本保持了原有的晶型、形貌和脱硝活性,体现了良好的水热稳定性.     

甘油氢解双金属Ir-Re催化剂的结构调控:焙烧温度的影响

采用浸渍法制备了一系列双金属Ir-Re催化剂,通过TEM、XRD、TPR、NH_3-TPD和CO-DRIFTS考察了350~650℃焙烧温度对催化剂结构的影响,并考评了其催化甘油氢解性能。结果表明,低温(350℃)焙烧处理的双金属催化剂中Ir和Re物种能够被完全还原为金属态,还原后形成Ir-Re合金结构;而高温(500和650℃)焙烧显著降低了Re物种的还原能力,还原后形成氧化铼(Re Ox)部分覆盖于Ir金属表面,形成Ir-ReOx的结构。低温焙烧所得的催化剂具有更高的甘油氢解催化活性和1,3-丙二醇选择性,这是由于低温焙烧的Ir-Re合金催化剂具有更高的金属分散度和更多的酸性位Re-OH。     

二甲醚羰基化催化剂的烧炭再生

以水热合成的H-MOR分子筛催化剂,通过对二甲醚羰基化反应失活后催化剂进行再生,考察了不同再生气体、再生温度、O_2体积分数、烧炭升温速率等条件,烧炭后催化剂上二甲醚羰基化活性性能。TPO表征结果表明:反应后H-MOR分子筛上有两种不同性质的积炭。积炭催化剂在3%(体积)O_2/N_2气氛中,从室温以2℃·min~(-1)升温至320℃恒温一段时间,然后以相同速率升温至550℃进行烧炭,再生催化剂活性几乎完全恢复。NH_3-TPD和BET表征结果表明,再生催化剂活性得以恢复是因为优化了烧炭方案,分子筛表面积炭能够被烧除干净同时分子筛孔道不被破坏。     

焙烧温度对共沉淀法合成Ni/Al_2O_3甲烷化催化剂性能的影响

采用并流共沉淀法制备Ni负载质量分数为15%的Ni/Al2O3催化剂,用于CO加氢甲烷化反应。结合紫外可见光漫反射、氢气程序升温还原、N2物理吸附-脱附和X射线粉末衍射等技术,考察焙烧温度对催化剂结构、活性与稳定性的影响。结果表明,低温[(350-500)℃]焙烧的样品中活性组分Ni主要以孤立的Ni O物种和高分散的无定形Ni O物种存在,相应的还原态样品中Ni粒子尺寸较小,是其新鲜态样品低温活性较高的主要原因。800℃焙烧的样品中活性组分Ni主要以高分散的无定形Ni O物种和Ni Al2O4尖晶石微晶形式存在于催化剂表面,活性组分Ni与载体Al2O3间的作用力较强,稳定性较高,且经过800℃水热老化处理10 h后仍具有较大的比表面积(125 m2·g-1),是其具有较佳低温活性同时突显良好水热稳定性的主要原因。     

焙烧程序对一步合成Cu-SSZ-13催化剂NH3-SCR性能的影响

焙烧程序影响一步合成法制备Cu-SSZ-13催化剂中Cu物种的种类及分布,是影响催化剂在NH₃选择性催化还原（NH₃-SCR）氮氧化物反应中催化性能的重要因素。为研究焙烧程序对该方法制备Cu-SSZ-13催化剂性能的影响,采用不同的焙烧温度及升温速率制备Cu-SSZ-13催化剂,并考察各催化剂的催化活性、水热稳定性及活性物种形态。结果表明焙烧温度不改变催化剂的晶型结构,但影响催化剂的活性物种形态及稳定性。当焙烧温度为600℃时,催化剂中Cu物种全部为孤立的Cu²⁺,并具有极高的稳定性,催化剂具有最佳的活性及水热稳定性。固定焙烧温度为600℃,随升温速率的提高,催化剂活性及水热稳定性表现出下降趋势,考虑经济成本,最佳的升温速率应为1℃/min。因此,以1℃/min的升温速率升至600℃焙烧6h是一步合成法制备Cu-SSZ-13催化剂的最佳焙烧程序,所得催化剂具备优异的NH₃-SCR活性和水热稳定性。     

Ag-K/CeO_2纳米棒催化剂催化氧化甲醛性能研究

采用水热合成法制备了CeO_2-r纳米棒,通过共浸渍法负载活性组分Ag和助剂K,得到x%Ag-K/CeO_2-r(x=2%、4%、8%)催化剂,并用于催化氧化甲醛反应。催化剂的性能评价结果表明,当Ag的质量分数为4%、K的质量分数为1.3%时,催化剂表现出最优异的催化氧化甲醛性能,在80℃可以将甲醛完全转化成CO_2和H_2O。H_2-TPR和O_2-TPD表征发现,4%Ag-K/CeO_2-r具优异的低温还原能力和丰富的表面氧物种,对催化剂低温催化氧化甲醛起到重要的作用。     

Cu负载量及改性对Cu/SAPO-34催化剂NH_3-SCR性能的影响

通过浸渍法制备了不同负载量的Cu/SAPO-34和Cu-Ce/SAPO-34催化剂,探究Cu、Ce负载量对催化剂性能的影响。结果表明,4%负载量的Cu/SAPO-34催化剂表现出优异的NH_3-SCR性能,在231～586℃时转化率均达到80%以上,最高脱硝效率达到98. 79%。通过共负载过渡金属Cu和Ce元素,提高了催化剂的中低温NH_3-SCR性能,拓宽了催化剂活性温度窗口。XRD、H_2-TPR、NH_3-TPD表征结果表明,掺杂Ce元素可以抑制CuO生成,同时可以促进活性较高的Cu~(2+)生成。增加Cu负载量可以提高Cu/SAPO-34催化剂酸性位的数量,Ce元素的掺杂占据分子筛载体的B酸性位,造成催化剂的中强度酸性位数量减少,Cu/Ce物质的量的比为4∶5时最佳。     

原位合成Cu-SSZ-13催化剂:硅铝比对NH_3-SCR催化性能的影响

通过一步法原位合成Cu-SSZ-13催化剂,评价不同硅铝比对其NH_3-SCR催化性能的影响,通过H_2-TPR、XRD和Rietveld精修表征催化剂。结果表明,不同硅铝比影响SSZ-13分子筛中活性Cu物种含量和分布。硅铝物质的量比为10时得到的Cu-SSZ-13催化剂具有优异的NH_3-SCR反应活性和稳定性,活性温度窗口最宽。     

焙烧温度对CuMgAl催化剂催化糠醇加氢制戊二醇的影响

采用共沉淀法制得物质的量比为n (Cu~(2+))∶n (Mg~(2+))∶n (Al3+)=10∶65∶25的CuMgAl类水滑石前体(CMA-HT),经过不同温度焙烧制得CuMgAl水滑石催化剂。通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重分析(TG)、X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、N_2-物理吸附、程序升温还原(H_2-TPR)、H_2-程序升温脱附(H_2-TPD)、CO_2-程序升温脱附(CO_2-TPD)和NH_3-程序升温脱附(NH_3-TPD)等对催化剂的结构进行表征,在高压反应釜中考察了CuMgAl水滑石催化剂催化糠醇(FFA)加氢制1,2-戊二醇(1,2-PeD)和1,5-戊二醇(1,5-PeD)的催化性能。研究结果表明,焙烧温度对催化剂的结构及其催化性能具有显著的影响,金属活性中心和碱性位随焙烧温度的升高先增加后减少。经600℃焙烧的CMA催化剂表面存在适宜的金属中心和碱性位,在金属位和碱性中心的协同催化下,表现出了优异的催化性能。在140℃,H_2压力为4MPa的条件下,反应8 h,糠醇的转化率和戊二醇的收率分别达74.13%和58.36%。     

烟气中Fe2O3对商用V-Mo/Ti脱硝催化剂的性能影响研究

为明确燃煤烟气飞灰中Fe_2O_3对商用脱硝催化剂的影响,采用浸渍法制备了不同Fe_2O_3负载量的V-Mo-Fe/Ti脱硝催化剂。通过XRF、XRD、N_2-吸附脱附、NH_3-TPD、H_2-TPR、XPS等表征手段对催化剂的物理化学性能进行分析。随后,使用固定床微型反应评价装置对催化剂进行了脱硝性能检测。结果表明,Fe_2O_3的负载对催化剂的晶型和孔结构影响不大,却能提升催化剂的酸性和还原性能。然而,Fe_2O_3同时会对催化剂活性位产生覆盖作用,导致催化剂化学吸附氧含量以及脱硝活性的降低。此外,Fe_2O_3会增加硫酸氢铵在催化剂上的沉积,影响催化剂的运行稳定性。