低温NH_3-SCR脱硝催化剂研究进展

低温NH_3-SCR技术去除烟气中NOX是一种具有很大潜力的烟气脱硝技术。本文综述了低温NH_3-SCR脱硝催化剂的研究进展,重点介绍了国内外关于贵金属催化剂、金属氧化物催化剂及分子筛活性炭类催化剂的研究进展,最后针对研究中存在的一些问题做了建议和展望。     

锰基NH_3-SCR低温脱硝催化剂研究进展

锰基催化剂在低温氨选择性催化还原(NH3-SCR)脱硝反应中表现出良好的催化活性。讨论H_2O和SO_2对锰基催化剂活性的影响,综述通过制备方法改性、添加助剂和优化载体改善锰基催化剂抗H_2O和抗SO_2性能的研究进展,并对锰基低温SCR催化剂的研究方向进行展望。     

Mn基低温NH_3-SCR脱硝催化剂研究进展

催化剂是氨选择性催化还原(SCR)脱硝技术的关键,低温SCR脱硝催化剂的开发仍是一个挑战,特别是温度低于200℃。本文综述了锰基低温SCR催化剂的研究现状,从有无载体两方面讨论了Mn基催化剂,分析了Mn基催化剂H_2O和SO_2的作用机理,并且对Mn基低温SCR脱硝催化剂的发展方向作出了分析和展望。     

低温NH_3-SCR脱硝过渡金属基催化剂的研究进展

从水泥熟料生产工况来看,开发具有良好低温活性和高抗硫抗水性能的催化剂对低温NH_3-SCR具有重要意义。过渡金属基氧化物催化剂由于其优异的氧化还原性能、较高的活性、耐久性和相对较低的制造成本,是未来催化剂的发展方向。从二元过渡金属基催化剂、三元和多元过渡金属基催化剂、负载型单过渡金属基催化剂和负载二元和多元过渡金属基催化剂的研究成果看,MnO_x基催化剂在低温下具有良好的脱硝效率;在载体(TiO_2、TiO_2纳米管、碳纳米管等)表面负载单一和多过渡金属基氧化物,通过活性组分的分散及其与载体的强相互作用,可以提高NO的转化率和N2选择性。     

Cu基分子筛NH_3-SCR脱硝催化剂的研究进展

目前铜基分子筛催化剂在较宽温度窗口内具有良好的SCR活性、高的N2选择性和水热稳定性,成为柴油车尾气净化领域最有应用前景的催化剂。因此对Cu基分子筛Cu-ZSM-5、Cu-SSZ-13和Cu-SAPO-34的脱硝性能进行了对比研究,综述了其活性物种类型、位置与催化活性的关系和这些催化剂的NH3-SCR反应机理。     

Ti柱撑粘土负载CrCe催化剂用于低温NH_3-SCR脱硝性能研究

文章通过离子交换法合成Ti柱撑粘土(Ti-PILC),以其为载体负载过渡金属Cr制备催化剂,测试其以氨气为还原剂的低温SCR过程中的催化活性,进而研究了稀土Ce对Cr基催化剂活性的影响。利用XRD,N2吸附,高分辨透射电镜等表征手段对材料及催化剂的织构-结构,表面活性组分的分散状态进行了表征。结果表明,经过550℃焙烧4 h后,Ti-PILC的比表面积和孔体积仍达到240.0 m2/g和0.148 cm3/g,远大于原土的49.8 m2/g和0.099 cm3/g。合成的Ti-PILC为典型的微孔-介孔材料,其介孔占比达到70.3%。经过结构改性后的Ti-PILC上的活性组分的分散性大大提高,增加催化活性位,进而提高了其催化活性。SCR脱硝实验结果表明,Ti-PILC负载Cr Ce活性组分后,其表现出优异的低温SCR脱硝活性,远高于原土负载型催化剂的活性。其中,1.5%Cr-1%Ce/Ti-PILC催化剂的低温SCR的脱硝活性最高,在175℃时就可以完全脱硝,其温度窗口为175~375℃。     

Mn-Fe-Ce/Al_2O_3/堇青石催化剂低温NH_3-SCR脱硝性能研究

先采用溶胶凝胶法在堇青石蜂窝陶瓷载体上涂覆铝溶胶浆液,再通过浸渍法负载活性组分Mn和助剂,制备了NH3选择性催化还原NOx低温脱硝催化剂Mn-Fe-Ce/Al2O3/堇青石,实验结果显示:Ce和Fe的添加可以明显提高催化剂的低温脱硝活性,在体积空速4 000 h-1时和120℃条件下,NO转化率由86.3%提高到93.5%,并且在120~300℃范围内,NO的转化率均保持在93%以上。XRD、BET、NH3-TPD和H2-TPR结果表明:Fe和Ce改性后增加了催化剂的比表面积和孔体积、酸性位点、NH3的吸附能力和氧化能力,提高了催化剂的SCR活性。     

Cu-SSZ-13分子筛NH_3-SCR脱硝技术研究

柴油车尾气中的氮氧化物日益危及人类健康和生态环境。Cu-SSZ-13分子筛脱硝催化剂因宽的温度窗口、优异的水热稳定性等性能而受到广泛关注。为了适应更为严格的氮氧化物排放标准,进一步提高Cu-SSZ-13分子筛催化剂的NH_3-SCR反应性能,深入研究Cu-SSZ-13分子筛催化剂物理化学性能及其对NH_3-SCR脱硝反应机理影响十分必要。介绍了近年来Cu-SSZ-13分子筛催化剂及其NH_3-SCR脱硝机理的研究进展。详细论述了Cu-SSZ-13分子筛催化剂在NH_3-SCR反应过程中的活性铜物种及其变化,并对不同Cu-SSZ-13分子筛催化剂的制备方法进行了比较。提出Cu-SSZ-13分子筛催化剂NH_3-SCR脱硝技术研究中SO_2气氛和理论与实验的结合需要进一步研究。     

过渡金属型锰基低温NH3-SCR脱硝催化剂研究综述

综述了一元至多元过渡金属与锰的复合氧化物和负载型过渡金属与锰基催化剂的低温脱硝性能,着重阐述了在不同活性组分下,制备出不同结构的过渡金属催化剂对脱硝活性的影响。分析总结了过渡金属催化剂在低温NH₃-SCR中的反应机理及其抗水抗硫性能,最后,针对过渡金属催化剂存在的问题,展望了该领域未来可能的发展方向和研究热点。     

NH3-SCR脱硝催化剂研究进展

综述了NH3-SCR脱硝催化反应机理及近年来文献报道的脱硝催化剂体系(V、Mn、Ce基等过渡金属氧化物和复合氧化物催化剂,Fe、Cu离子交换型分子筛催化剂),并对各种催化剂的优势和不足进行分析评述.虽然目前催化剂体系众多,但催化剂宽裕的高活性操作温窗、高温水热稳定性和耐毒性仍有待提高.最后指出,开发新型催化剂、改善催化...     

碱金属对NH_3-SCR脱硝催化剂Ce/TiO_2的毒化研究

电厂烟气中的碱金属盐(钙、镁等)对SCR脱硝催化剂有明显的毒化失活作用。基于实验研究和BET比表面积、X射线晶体衍射XRD、程序升温还原H_2-TPR、程序升温脱附NH_3-TPD和X射线光电子能谱XPS表征手段,探究解释碱金属Ca、Mg对Ce/TiO_2催化剂的毒化作用。研究表明,碱金属Ca比Mg毒化作用更加明显。实验结果揭示了氧化还原能力和布朗斯特酸位点的降低以及活性氧物种的减少,导致了Ca-Ce/TiO_2、Mg-Ce/TiO_2脱硝催化剂活性的降低。     

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。     

负载型Mn基低温NH3-SCR脱硝催化剂研究综述

MnO_x以其良好的低温催化活性成为当前低温NH₃-SCR脱硝催化剂研究的热点,负载型Mn基低温脱硝催化剂较好地解决了非负载型低温N₂选择性差、易中毒等难题,具有良好的工业应用前景.本文综述了负载型Mn基低温脱硝催化剂的研究现状,从活性组分、载体、制备方法、机理和动力学以及抗H₂O、SO₂性能5个方面介绍了负载型Mn基低温脱硝催化剂的研究现状,着重阐述了金属氧化物、分子筛、炭基等人工和天然载体负载MnO_x在制备方法和脱硝活性方面的最新研究成果,简述了Mn基低温脱硝催化剂的催化机理以及动力学研究进展,分析了Mn基低温脱硝催化剂的H₂O和SO₂中毒机理.指出提高负载型Mn基低温脱硝催化剂的抗中毒性能和再生是今后研究的重点.     

V/CGS低温NH_3-SCR催化剂的制备及性能研究

以煤气化渣(CGS)为载体,采用等体积浸渍法负载1%的钒制备V/CGS催化剂。考察了煅烧温度、预氧化温度对催化剂脱硝活性的影响。经活性评价发现,500℃煅烧、250℃预氧化后的催化剂低温脱硝活性最佳。此外,还考察了空速、SO2体积分数对V/CGS催化剂脱硝活性的影响。通过XRD、XPS、H2-TPR以及物理吸附等方法对催化剂结构进行表征。结果表明,V/CGS催化剂中钒主要以V5+状态存在,经预氧化后V5+含量相对增加8%,促进了催化剂的脱硝活性。另外,在SCR反应过程中,低浓度SO2对V/CGS催化剂脱硝具有促进作用。     

含铈催化剂NH_3-SCR反应机理研究进展

从Ce用为助剂、活性组分、载体三方面,对含铈催化剂NH3-SCR脱硝反应机理进行了综述,并深入探讨含铈催化剂的反应机理,对该领域的进一步发展进行了展望。     

制备方法对低温NH_3-SCR脱硝催化剂MnO_x/TiO_2结构与性能的影响

采用浸渍法、沉积法以及共沉淀法制备了MnOx/TiO2催化剂。运用XRD、BET、FTIR、H2-TPR和总酸量等技术对催化剂进行了表征,发现以共沉淀法制备的MnOx/TiO2催化剂具有最大的比表面积、孔体积和总酸量,孔径分布最集中,MnOx可以在TiO2表面高度分散。NH3-SCR脱硝活性表明,共沉淀法制备的MnOx/TiO2催化剂脱硝活性最好,当Mn负载量为20%时,高空速(60000 h-1)下,催化剂于140℃时对NO去除率可达92.9%。     

NH3-SCR脱硝催化剂现状及中毒失活现象研究进展

随着国家能源深度调峰的推进并降低锅炉负荷运行,发现锅炉出口烟温难以驱动选择性催化还原脱硝反应的问题,通过综述氨选择性催化还原反应（NH₃-SCR）催化剂在国内外的研究进展,发现单一贵金属催化剂温度窗口窄、易中毒和比表面积较小等问题影响了其催化活性,而复合的金属氧化物催化剂、新兴的生物炭催化剂和沸石催化剂具有多孔性和良好的稳定性等优点。催化剂脱硝机理可以简单表示为其表面的酸性位点吸附氨气和氧气并与之反应,催化剂的中毒原因可总结为其内部空隙被碱金属堵塞、金属氧化物被二氧化硫抢先反应和酸性位点被羟基覆盖,具体表现为催化剂的活性降低、吸附NH₃的效率下降。对比了商用催化剂和新兴催化剂的脱硝性能得出结论,未来的研究方向是研发耐硫、耐水、耐碱的低温高效脱硝催化剂。     

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。     

炭基材料负载型低温NH3-SCR脱硝催化剂的研究进展

氮氧化物（NO _x ）是主要的大气污染物之一，对人体健康和生态环境造成了严重危害。低温选择性催化还原（SCR）技术是近年来烟气脱硝领域的主要研究方向。炭基材料具有较大的比表面积、发达的孔隙结构等特点，在SCR脱硝方面被广泛用作催化剂载体。本文综述了炭基材料包括活性炭（焦）、活性炭纤维、碳纳米管、石墨烯及碳包覆负载型催化剂在低温NH₃-SCR脱硝领域的研究成果与进展，阐述了表面官能团、反应条件及稀土元素等因素对炭基材料负载型催化剂脱硝性能的影响，并且讨论了炭基材料负载型催化剂的催化反应机理。指出采用多种手段改性催化剂，优化其中低温脱硝性能与稳定性，深入探究催化剂表面反应物种的吸附-活化行为和催化反应路径是炭基材料负载型低温NH₃-SCR催化剂研究的重点。     

改性催化剂织构强化低温NH3-SCR脱硝性能的研究进展

采用选择催化还原技术（SCR）有效脱除NO_x的关键在于高效催化剂,而催化剂脱硝性能主要取决于催化剂的物理化学性质,催化剂织构特性的差异对于催化剂低温活性及抗中毒性能具有重要的影响。本文综述了近年来通过改性催化剂织构强化催化剂脱硝性能的研究进展,重点阐述了通过拓展催化剂载体比表面积及提高活性物质的表面分散性等织构改性来优化催化剂微观形态,由此提高催化剂低温脱硝性能;同时介绍了改性催化剂织构的常用方法;并总结了近年来国内外学者对特殊结构催化剂的研究,众多文献表明催化剂的特殊结构和形态可以显著改善催化剂的酸性和活性位性质,提高催化剂的脱硝性能和抗中毒性能。在此基础上展望了未来催化剂织构改性的研究方向;寻求更合适的物理化学方法应用到催化剂织构改性、进一步采用仿真模拟技术用于催化剂研究以及继续开发研究特殊结构催化剂并应用到工程实践中。