四方相氧化锆基MnO_x-CeO_2负载型催化剂在低温NH_3-SCR中的应用

以纳米t-Zr O2为载体,用浸渍法制备出Mn Ox-Ce O2/t-Zr O2催化剂,考察了活性组分负载量、反应温度对催化剂NH3-SCR脱硝活性的影响,脱硝活性测试结果显示,在低温脱硝温度范围,催化剂脱硝效率随反应温度和活性组分负载量的增加而增加。反应温度为100℃时,2.5%Mn Ox-Ce O2/t-Zr O2脱硝效率为68.1%,15%Mn Ox-Ce O2/t-Zr O2脱硝效率达97.4%。XRD、BET、TPR等表征测试结果表明,催化剂表面具有良好的氧化还原能力,表面织构对NH3-SCR脱硝反应有利;NH3-TPD测试显示,Mn Ox-Ce O2/t-Zr O2催化剂表面NH3主要吸附在Lewis酸性位成配位态NH3,与气态NO反应生产中间产物NH2NO,最后分解为N2和H2O。     

CeO2修饰Mn-Fe-O复合材料及其NH3-SCR脱硝催化性能

氨选择性催化还原(NH3-SCR)技术需要进一步研发在相对较低温度(<300℃)下具有良好催化活性、高稳定性及环境友好的脱硝催化材料。本工作采用草酸共沉淀法制备Mn-Fe-O催化材料,并对其进行不同含量CeO2修饰,用于低温NH3-SCR脱硝催化反应。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、氮气吸附-脱附、X射线光电子能谱(XPS)、程序升温还原或脱附(H2-TPR、NH3-TPD)等手段对催化剂进行了表征。催化结果表明,在相同反应条件下适量CeO2修饰后的Mn-Fe-O样品比纯Mn-Fe-O表现出更优异的NH3-SCR脱硝催化性能,在80℃时NO转化率在95%以上,且具有较高的N2选择性。CeO2修饰提高了Mn-Fe-O氧化物表面的Fe^3+、Mn^3+和Mn4+含量及表面酸性位点数量,从而有助于NH3的吸附及催化反应的进行,并且Fe^2+/Fe^3+、Mn^2+/Mn^3+/Mn^4+以及Ce^3+/Ce^4+电子对之间的相互氧化还原反应提高了催化剂的氧化还原能力及稳定性。     

CuFe2O4催化剂的制备及其NH3-SCR催化性能研究

通过微波法合成了金属有机骨架材料Cu-MIL-101(Fe),然后以此为前驱体煅烧制备了CuFe2 O4催化剂,并考察了反应温度、催化剂用量、空速、SO2、H2 O等因素对催化剂NH3-SCR催化性能的影响.测试结果表明CuFe2 O4催化剂可以在250～450℃的宽温度区间保持90％以上的脱硝效率,反应前后催化剂无明...     

锰基低温NH3-SCR脱硝催化剂的研究概述

氨气选择性催化还原技术(NH3-SCR)因利用NH3作为还原剂实现NOx的高效转化而受到广泛关注.虽然V2 O5-WO3(MoO3)/TiO2催化剂已经投入商业化应用,但为了满足更高和更复杂的实际性应用需求,特别是针对低温脱硝催化剂的开发仍然刺激着新型催化剂的发展.在诸多金属氧化物催化剂中,锰氧化物由于具有多变的阳离子价态、表面不稳定氧和优异的氧化还原性能,在低温NH3-SCR反应中展现出巨大的潜力.然而,目前锰基脱硝催化剂的效率仍受制于NOx的转化率、N2选择性、工作温度窗口以及失活物质(SO2和H2 O、碱/碱土金属、重金属等)的影响.因此,近年来研究者们主要针对以上四个方面致力于提高锰基低温催化剂的性能,并取得了丰硕的成果,在充分利用锰氧化物优势的前提下大幅提升了其在低温下的工作效率.除了研究单一锰氧化物的效率外,研究者们通过水热法、水浴法、浸渍法等多种合成方法将过渡金属和稀土金属两类元素用于锰氧化物的修饰,复合和掺杂修饰之后所得的多元金属氧化物解决以上四个方面问题的能力显著提升.此外,通过研究负载锰氧化物的不同基底材料,如TiO2、Al2 O3、碳材料和无机非金属矿物等,也可以实现催化剂的效率和稳定性的提高.同时,通过深入探究锰基低温催化剂的相关反应机制,包括"Langmuir-Hinshelwood"机制、"Eley-Rideal"机制和"Fast SCR"反应机制,能够对提升催化剂的效率做出理论指导.文中主要总结了近年来研究人员对提升锰基低温催化剂的工作效率而做出的努力,分别介绍了锰基催化剂的挑战、针对锰氧化物的调控和相关反应机理等,概述了锰基低温催化剂所面临的问题并做出了展望,以期为制备高效稳定和环境友好的低温脱硝催化剂提供参考.     

选择性催化还原脱硝催化材料研究进展

氮氧化物(NO_x)是大气污染长久治理的重点,工业主流氨气选择性催化还原NO_x的技术核心是脱硝催化剂,研发环境友好型高效脱硝催化剂是世界环保的共同需求。简述了脱硝需求背景、脱硝催化剂应用现状及现存问题,概述了贵金属、金属氧化物及离子交换型分子筛3大类脱硝催化剂的研究进展;重点论述了环境友好型稀土基脱硝催化剂的研发历程,以及船用无毒选择性催化还原(SCR)脱硝催化剂的研究进展。我国自主研发的稀土基脱硝催化剂是第二种实现规模化工业应用的烟气脱硝催化剂,被国家三部委指定为钒基催化剂的替代产品,成为未来工业脱硝应用的重点新材料。从行业NO_x超低排放驱动及恶劣工况脱硝难度两方面,探讨了脱硝催化剂面临的新挑战,指出抗水硫中毒能力强的超低温催化剂、耐水热稳定性强的高温催化剂及脱硝催化剂多功能化治理其他污染物,是今后脱硝催化剂发展的重点。     

分子筛催化剂的发展与展望

分子筛又称沸石,沸石的研究始于18世纪50年代.瑞典矿物学家Cronstedt发现有一类天然硅铝酸盐矿物在灼烧时会产生泡沸现象,就称之为沸石.1883年Eichhorn首先观察到沸石的离子交换性并进行了应用.1936年,人们用酸洗过的天然粘土作为石油裂化催化剂,这是分子筛催化剂的先导.随后,又使用无定形的氧化硅-氧化铝固体,获得较高的裂化效果.20世纪50年代,美国联合碳化物公司(UCC)首次开发出合成沸石分子筛,主要用作干燥剂、净化剂、烃类分离.随后,各种类型的分子筛催化剂被合成或发现,广泛应用于石油和化工行业.分子筛催化剂是一种绿色、高效、可控性的催化剂,在国民经济发展中有着重要的战略地位.然而,很长一段时间,分子筛催化剂的合成不环保、不经济、能耗高,热稳定性和水热稳定性较差,催化效率不高,合成方法研究主要凭经验,主要用途限定于炼油和化工合成方面,且分子催化剂的回收利用研究较少,极大地制约了分子筛催化剂的发展和应用.近年来,分子筛催化剂的研究取得了长足的发展,合成方法更加经济、环保、节能,采用了数字化、信息化手段,分子筛催化剂的研究和合成更加高效,应用范围空前拓展,广泛应用于医疗、环保、电子等新型领域.本文综述了分子筛催化剂的发展历程、制备方法及应用,同时对分子筛催化剂未来发展趋势进行了展望.     

Cu含量对Cu/ZSM-5催化剂氨选择性催化还原NO影响的研究

采用浸渍法将铜(Cu)负载在ZSM-5分子筛上,制备了一系列不同Cu含量的Cu/ZSM-5分子筛催化剂。对ZSM-5及Cu/ZSM-5分子筛催化剂的氨选择性催化还原一氧化氮(NO)性能进行评价,并对Cu/ZSM-5分子筛催化剂进行表征分析。结果表明,Cu含量变化对Cu/ZSM-5分子筛催化剂的氨选择性催化还原反应(NH3-SCR)活性影响较大,Cu含量为0.75%(wt,质量分数)制得的Cu/ZSM-5具有最佳的中低温活性,在190℃条件下对NO的转化率为91%。     

NH3选择性催化还原NOx的Mn基催化剂研究进展

氨选择性催化还原技术是目前消除氮氧化物(NOx)的有效技术之一。鉴于传统的V2O5-WO3(MoO3)/TiO2工业催化剂存在低温NOx消除率过低的问题,开发具有良好低温NH3-SCR活性的Mn基催化剂成为了研究热点。通过文献分析,主要从单一MnOx、Mn基混合氧化物和负载型Mn基氧化物三方面阐述了Mn基催化剂的研究现状,并对Mn基催化剂的SCR活性、反应机理及抗H2O和SO2性能等方面进行了总结,最后提出了Mn基催化剂的研究方向。     

模板法制备中孔炭及其负载氧化铈的SCR脱硝性能研究

以硅铝比为38的分子筛为模板,蔗糖为前驱体,用模板法制备了中孔炭材料,并对制备的材料进行了表征。重点探讨了以制备的碳材料为载体,Ce为活性组分的催化剂的脱硝性能。结果表明,制备出的碳材料存在部分中孔,平均孔径为2.9nm;负载了Ce的催化剂,NH3选择性催化还原(Selective catalytic reduction,SCR)脱硝性能比未负载的脱硝性能好,表明Ce具有催化作用;将制备的碳材料经硝酸预处理,发现Ce负载量为10%的催化剂脱硝活性最好,在380～450℃之间保持60%以上的NO转化率。     

活性炭的预处理对CeO_2/AC催化剂NH_3选择性催化还原NO_x性能的影响

为了改善活性炭(AC)负载的CeO_2基催化剂的脱硝性能,采用空气热氧化或硝酸对活性炭进行预处理,考察了预处理方式对其负载的CeO_2基催化剂氨选择性催化还原(NH_3-SCR)NO_x反应性能的影响。对预处理后的活性炭及其负载的CeO_2基催化剂进行了红外光谱(FTIR)、NH_3程序升温脱附(NH_3-TPD)、N_2吸附-脱附、X射线衍射(XRD)及H_2-TPR等表征。结果表明:硝酸预处理显著增加了活性炭表面含氧官能团、增强了表面酸性,提高了其负载的CeO_2基催化剂的氧化还原性能,促进了催化剂表面NH_3的吸附和活化,使催化剂表现催化优异的NH_3-SCR脱硝性能。该催化剂对NO_x的起燃温度和完全转化温度分别为75℃和190℃,显著优于空气热氧化处理的活性炭制备的催化剂,但H_2O易导致催化剂活性下降。