钒酸盐助剂对V2O5/TiO2系SCR再生脱硝催化剂性能的影响

以废旧商业锐钛矿型Ti O2为载体,通过浸渍法制备了4种通过钒酸盐助剂(无水草酸、柠檬酸、氨水、水)再生的V2O5/Ti O2催化剂,并考察不同钒酸盐助剂对4种再生脱硝催化剂的影响。分别对催化剂样品进行XRF、比表面积、孔容、孔径、脱硝效率表征。研究发现,不同的钒酸盐助剂对再生催化剂成品的比表面积、孔容、孔径等影响很小,但对成品的XRF和脱硝效率的影响较为明显,且柠檬酸对于V2O5/Ti O2系SCR催化剂的再生具有更大的优势。     

V2O5负载量对V2O5／TiO2催化剂SCR法脱硝的影响

以TiO2载体,采用浸渍法制备了不同V2O5负载量的用于选择性催化还原NOx的V2O5／TiO2催化剂。利用BET,SEM和Ⅺ①,对不同V2O5负载量的催化剂组成、结构、形貌和性能进行了表征,考察不同V2O5负载量对催化剂制备的影响。结果表明制备的催化剂具有较多的中孔和微孔,催化剂中V2O5含量的增加,会降低催化剂的表面积;V2O5含量为2％的V2O5／TiO2催化剂样品比表面积最大,但是其活性非常低;V2O5含量为4％催化剂比表面积较大,NOx脱转化率高;V2O5的负载量小时,V2O5主要以等轴聚合的钒基型式（V3O7和V6O13）存在,这些钒基是催化剂的活性中心;当负载量超过6％,V2O5主要以结晶相存在,占据大量活性位,降低催化效果。     

制备条件对柴油车用V2O5-WO3/TiO2催化剂催化性能的影响

采用偏NH4VO3和TiO2为前驱体制备选择性催化还原(SCR)催化剂涂层所需浆料,分别以分步涂覆法和一步涂覆法将浆料浸涂在蜂窝陶瓷载体上,得到了整体涂覆式选择性催化还原催化剂.对草酸添加量、焙烧时间及V2O5含量对催化活性的影响进行了研究,结果表明,V2O5(4%)-WO3/TiO2(450℃,3 h)和V2O5(5...     

制备参数对Mn-Ce-W/TiO2催化剂脱硝性能的影响

采用浸渍法制备了一系列Mn-Ce-W/TiO2催化剂,研究分析了一步浸渍和分步浸顺序、W含量、焙烧温度等制备参数对催化剂脱硝性能的影响.结果表明:添加W有助于稳定TiO2晶体结构,提高TiO2的相变温度,从而抑制TiO2由锐钛矿型向金红石型的转变,提高催化剂的脱硝效率.浸渍顺序应先钨后Mn、Ce,W的添加量为5%,在450 ℃焙烧得到的催化剂的脱硝效率最佳.     

纤维毡碳基V2O5/TiO2催化剂脱除NO的性能

在超声波作用下将TiO2涂膜在活性炭纤维毡上,通过负载V2O5制备了纤维毡碳基V2O5/TiO2催化剂,利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对催化剂进行表征,考察V2O5和TiO2负载量对催化剂脱除NO性能的影响。结果表明,纤维毡碳骨架的支撑可提高催化剂的低温活性,其中TiO2负载量对催化剂脱除NO的影响较V2O5小,而随着V2O5负载量的增加,催化剂的活性增大。当TiO2涂膜质量分数为2%,V2O5负载量9%,在反应温度280℃和空速为5 000 h-1的条件下,NO去除率为84.26%。     

金属掺杂TiO2催化剂制备及催化合成N-甲基氧化吗啉

以H2Ti3O7纳米线为前驱体,通过简单的离子交换和高温焙烧两步制备了具有不同金属掺杂的yM/TiO2催化剂(M=Fe、Co、Ni,y=0.25％、0.75％、1.25％、1.75％、2.25％,y表示金属M的质量百分比).通过XRD、SEM、TEM、XPS对催化剂进行了表征,考察了yM/TiO2催化剂在以H2O2为氧化剂催化氧化N-甲基吗啉(NMM)合成N-甲基氧化吗啉(NMMO)反应中的催化性能.结果显示,掺杂的金属元素均匀分散在制备的TiO2纳米线基体表面,yM/TiO2催化剂形貌为纳米线/纳米棒.当掺杂的金属Fe含量为1.75％时,催化剂表面缺陷氧含量高达16.86％,催化性能最佳,在反应温度为35℃、反应3 h后NMMO产率达到97.5％,表明金属离子的掺入造成TiO2晶体结构中局部晶格扭曲,导致催化剂表面形成较多的氧空位,提升了催化活性.     

失活V2O5-WO3/TiO2 SCR脱硝催化剂的再生方法

针对模拟钙中毒的商业V_2O_5-WO_3/TiO_2选择性催化还原(SCR)脱硝催化剂,选用络合剂乙二胺四乙酸(EDTA)、表面活性剂十二烷基苯磺酸(LAS)两种清洗剂配合超声波震荡方法对其进行清洗再生,并结合活性测试以及多种表征手段,研究清洗剂浓度及组配方式和清洗时间对钙中毒催化剂的活性恢复及物化性能变化的影响。结果表明:0.01 mol/L的EDTA水溶液辅助超声波震荡清洗30 min取得较好的再生效果,清洗再生后的催化剂脱硝活性在400℃达到85%以上,恢复到新鲜催化剂活性的近90%,并且CaSO_4的去除率达到92%以上,钒和钨的残余率分别为99.4%和98.3%。此外,增加少量的LAS可以微弱地提升CaSO_4的去除率和催化剂的脱硝活性。清洗再生机理研究表明,EDTA可以较好地恢复催化剂的微孔结构、去除表面条带状硫酸钙涂覆层、恢复催化剂表面Lewis酸位以及1 680 cm~(-1)处的Br?nsted酸位。EDTA和LAS均可以有效提高催化剂的氧化还原能力。     

V2O5-WO3/TiO2-SiO2制备及其选择性催化还原脱硝活性

以硫酸氧钛和硅溶胶为原料,通过共沉淀法制备得到高比表面积的TiO2-SiO2复合氧化物(Ti/Si=1:1atom),并以此复合氧化物为载体用浸渍法制备了V2O5-WO3/TiO2-SiO2脱硝催化剂,考察了催化剂脱硝性能。结果表明,TiO2-SiO2复合氧化物载体出现较多的隧道孔,提高了载体的比表面积,同时Ti元素更易分布在复合氧化物的表面。相比较于纯TiO2,以复合氧化物为载体的V2O5-WO3催化剂表现出更好的活性温度窗口,催化剂表面酸性更强,催化剂对NH3的吸附性能更好,在低的NH3/NO摩尔比情况下(0.8～1.0mol?mol?1),仍然具有较好的脱硝活性,反应温度280～350℃时,脱硝率可达到98%。     

不同Mn盐前驱体对Mn/TiO2催化剂脱硝性能的影响

采用流变相法,以硝酸锰(MN)、自制锰盐(MX)、醋酸锰(MA)为前驱体溶液制备了Mn/TiO2催化剂,通过拟合计算、XRD、BET、XPS、化学滴定等方法分析了催化剂的晶体结构、表观活化能、微观结构和锰离子价态,研究了不同前驱体溶液对催化剂低温脱硝活性的影响.结果表明:MX脱硝活性优于MN、MA,其中MX的表观活化能最低,表面Mn/Ti元素比高,比表面积较大,孔容较大,同时,MX的平均价态以及Mn4+的含量高,Mn2+的含量低,这都使其表现出较好的脱硝活性.     

Fe2O3对V2O5-WO3/TiO2催化剂表面性质及其性能的影响

催化剂是选择性催化还原(SCR)脱硝技术的核心,研究Fe对钒钛系SCR催化剂脱硝活性及SO₂/SO₃转化率的影响具有重要意义。采用等体积浸渍法制备了不同Fe/V质量比的Fe₂O₃-V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂,并进行表征,研究Fe对钒钛系SCR催化剂脱硝活性及SO₂/SO₃转化率的影响,并讨论Fe对于钒钛系SCR催化剂表面性质的影响。结果表明,随着催化剂表面Fe₂O₃含量增加,催化剂的脱硝效率及二氧化硫氧化率均是先上升后下降,当Fe/V质量比为3.0时,催化剂的脱硝效率和二氧化硫氧化率均达到最大值91.78%、1.01%。XPS及H₂-TPR结果表明,随着Fe₂O₃含量增加,催化剂表面钒活性组分的相对含量及V⁴⁺/V⁵⁺比减小,催化剂表面吸附氧(O_α)浓度增加,催化剂的氧化能力增强。NO-TPD结果表明,随着Fe₂O₃含量增加,催化剂表面吸附NO的能力增强。     

SCR脱硝催化剂的研究现状及展望

介绍了SCR脱硝的基本原理.概述了SCR脱硝催化剂的种类和影响因素,并详细阐述了贵金属、金属氧化物、分子筛和碳基材料催化剂的选择性催化还原法脱除NOx研究进展.并对SCR脱硝催化剂研究领域存在的问题进行了探讨.     

碱金属化合物对V2O5/AC催化剂低温脱硝的影响

研究了碱金属化合物(K₂SO₄)对活性炭(AC)担载五氧化二钒(V₂O₅)组成的V₂O₅/AC催化剂的低温脱硝活性的影响。发现在V₂O₅/AC催化剂表面负载碱金属化合物(K₂SO₄)后其脱硝活性大大降低。用等体积浸渍法制备了V₂O₅/AC催化剂和K_x-V₂/AC(x=0.5,1,2)催化剂。采用5种模型对动力学实验数据进行关联。结果显示,无论V₂O₅/AC催化剂是否负载K₂SO₄,Eley-Rideal模型均比其他模型可更好地描述SCR脱硝反应,碱金属化合物(K₂SO₄)的存在提高了反应活化能,但并不改变反应机理。     

V2O5-WO3/TiO2脱硝催化剂机械强度和孔隙率的响应曲面模型

氨气选择性催化还原技术(NH₃-SCR)是目前燃煤电厂消除氮氧化物(NO_x)最有效、最成熟的方法之一,其中催化剂作为技术体系的核心,其成型技术逐渐成为研究热点。本文针对V₂O₅-WO₃/TiO₂蜂窝式脱硝催化剂的成型工艺,通过响应曲面法对其机械强度和孔隙率进行研究,分别得出压制压力和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球添加量对机械强度和孔隙率的显著回归模型。发现一定的压制压力和PMMA微球的添加可以使得压制而成的蜂窝式脱硝催化剂既能保持较高的机械强度,又能维持高的孔隙率。孔径分布及扫描电子显微镜(SEM)结果表明催化剂壁上存在明显的纳米-微米多级孔。活性测试结果显示:催化剂表现出了优良的NO_x转化率及N₂选择性,满足了目前工业脱硝领域的需求。     

低温烟气脱硝催化剂制备工艺及性能探究

为了满足低温脱硝催化剂工业化的需求,对以相同组成的氧化物粉末、工业偏钛酸、水热偏钛酸为前驱体制备的脱硝催化剂的催化性能进行了考察,并利用X射线衍射、N2吸附-脱附、热重分析、机械强度等手段对催化剂的表面结构及性质进行表征分析。结果表明,随焙烧温度升高,各催化剂的活性先升高后降低,催化剂以水热偏钛酸为原料制备的催化剂(催化剂C)更适宜于工业应用,其拥有较好的低温活性、抗压强度及成型率;经过550℃焙烧10 h后催化剂的纵向抗压强度为1.06MPa,在250℃时NO转化率为97.79%。此外,对该催化剂进行脱硝活性评价及宏观动力学分析并考察了1～3 m/s气速下催化剂活性在不同烟气温度下的脱硝性能,结果表明,随气速增加催化剂的脱硝性能逐渐降低;根据Eley-Rideal机理,建立动力学方程,推算出该催化剂的反应速率常数k,并根据Arrhenius公式求得催化剂C的SCR脱硝反应活化能为32.15 kJ/mol,指前因子A为15.37×10³L/(g·min),为实际工业烟气SCR脱硝系统设计提供参考。     

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.     

Cu掺杂磷钼杂多酸催化剂的低温SCR脱硝性能

选用锐钛矿型TiO₂作为载体,以磷钼杂多酸（HPMo）掺杂Cu作为活性组分,采用浸渍法制备了Cu-HPMo/TiO₂负载型杂多酸SCR脱硝催化剂。研究了Cu掺杂比例、催化剂煅烧温度和活性组分负载量等因素对催化剂脱硝效率的影响,并通过XRD、BET和SEM等表征方法对催化剂结构特性进行了表征分析。活性测试结果表明,当活性组分配比为Cu∶Mo=3∶1,煅烧温度为350℃,活性组分负载量为10%时,催化剂的脱硝效率最佳,催化剂在200℃时NO _x 去除率即达到92%,在250℃时有着最高99%的NO _x 去除率。XRD和BET等表征结果显示,Cu的加入增加了活性组分在催化剂表面的分散性,使比表面积增大;适量的Cu掺杂和适宜的煅烧温度有利于增强Cu与Mo的相互作用,使得活性组分分散性良好,晶粒体积减小,晶粒之间连接紧密及催化脱硝活性提高。     

Ce的掺杂对负载型催化剂LaMnO3/赤铁矿脱硝性能的影响

采用柠檬酸络合浸渍法,通过对A位离子进行掺杂或取代和调节Ce的掺杂量,制备了一系列的负载型催化剂La_1-xA_xMnO₃/赤铁矿（A=Ce、Co,x=0/0.1/0.2/0.3）,并将催化剂应用于固定床NH₃-SCR脱硝。采用XRD、BET、XRF、H₂-TPR、NH₃-TPD等表征手段对催化剂进行分析和表征。结果表明,Ce的掺杂提高了催化剂LaMnO₃/赤铁矿的低温脱硝效率和拓宽了催化剂的活性温度窗口,如La_0.8Ce_0.2MnO₃/赤铁矿催化剂,在180℃时,脱硝效率就高达98%,且在150～250℃温度区间的脱硝效率均在90%以上。结合表征分析证明,稀土元素Ce的适量掺杂,明显提高了LaMnO₃/赤铁矿催化剂的氧化还原能力和催化剂表面NH₃分子的吸附能力;稀土元素Ce的适量掺杂也改善了催化剂比表面积,也使活性物质高度分散在载体表面上。     

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%。     

Mn-Co-Fe/TiO_2催化剂的制备及其低温脱硝性能的研究

采用共沉淀法制备了Mn-Co-Fe/TiO_2低温SCR催化剂,考察了锰前驱体种类、负载量、活性组分配比、焙烧温度等因素对催化剂低温脱硝性能的影响,并探讨了H2O,SO2对Mn-Co-Fe/TiO_2活性的影响,通过XRD、BET等手段对催化剂进行表征。结果表明:以硝酸锰为锰的前驱体、负载量(质量分数)为20%,n(Mn)∶n(Co)∶n(Fe)=4∶1∶0.7,焙烧温度为500℃的条件下,NO转化率达到97%以上。Mn-Co-Fe/TiO_2催化剂具有较大的比表面积,载体以锐钛型TiO_2晶型存在,活性组分保持无定形的结构,表现出良好的低温脱硝活性。Mn-Co-Fe/TiO_2在反应温度为160℃时,H2O的存在对催化剂的脱硝活性几乎没有影响;通入H2O、SO2后的120 min内,活性仅下降4%;单独通入SO2后,催化剂中毒程度较深。该催化剂有望应用于基本不含SO2的烟气低温脱硝以及不含SO2的硝酸尾气等NOX工业废气的低温净化。     

V2O5/炭基材料用于烟气脱硫脱硝的研究进展

燃煤烟气污染是我国可持续发展需要重点解决的环境问题。目前国内外使用的均是偏离排烟温度的单一污染物控制技术,几种技术串连实现多种污染物排放控制的成本较高。炭基材料由于其独特的性质,不仅可在排烟温度范围脱除烟气主要污染物——硫、硝、汞等,而且可以实现这些污染物的同时脱除。活性焦作为较为廉价的炭基材料,已经在国外实现了工业应用。过去10余年的研究表明,V₂O₅/活性焦的脱硫、脱硝、脱汞活性显著优于活性焦自身,也优于其他金属氧化物改性的活性焦,有望成为新一代烟气污染物排放控制技术的核心催化剂。本文总结了过去10年中V₂O₅/活性焦的研究进展,重点展示了脱硫和脱硝过程中的原理性认识,得出V₂O₅的低温氧化性是其促进多种污染物脱除的共性原因。可以看出,我国在这方面的研发中做出了重要贡献,形成了系统、深入的研究成果。