富氧条件下氢气选择催化还原汽车尾气氮氧化物的研究进展

汽车尾气中的氮氧化物（NO _x ）是大气主要污染物之一,严重危害了环境和人类健康。选择催化还原（SCR）消除技术是一种在富氧条件下能够高选择性消除NO _x 的技术。氢气选择催化还原氮氧化物（H₂-SCR）由于其低温高活性的优势备受关注。目前H₂-SCR研究中以Pt和Pd作活性组分催化剂使用较多,其中Pt基催化剂的研究最为广泛,本文介绍了催化剂载体类型、载体性质（如酸碱性、比表面积、孔道结构）、助剂和预处理方式等对催化活性的影响及影响机制,综述了反应条件参数（如反应气中O₂和NO₂浓度,杂质气体H₂O和SO₂）对催化剂催化活性的影响,认为反应气组分的影响在于各组分在催化剂上的竞争吸附以及对催化剂活性位的影响,最后展望了面向实际应用H₂-SCR技术未来的研究方向。     

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。     

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。     

燃气-蒸汽联合循环机组烟气氮氧化物的排放规律

针对燃气-蒸汽联合循环机组运行过程中排放黄烟的现象,开展了烟气污染物（NO和NO₂）浓度的现场测试,研究了联合机组运行工况和生产负荷对其排放特性及变化规律的影响。结果表明：烟气中NO浓度和氮氧化物（NO _x ）浓度随机组生产负荷的增大而增大,NO₂浓度以及NO₂与NO _x 的浓度比值（NO _x 构成）则随生产负荷增加而逐渐降低。联合机组在单循环和低负荷工况运行时,黄色烟羽成因是烟气中NO₂含量高造成的,与烟气中NO _x 浓度和NO浓度没有明确的对应关系;提高联合机组生产负荷,会减少NO₂在氮氧化物中所占的比例,有助于缓解烟气黄色烟羽的生成。此外,初步分析了燃气轮机燃烧器的运行模式,认为值班燃烧区形成的高温富氧条件是造成排放高浓度NO₂烟气的重要原因。     

Ru-CeOx/TiO2复合氧化物催化HCl氧化反应制Cl2

为提高钌基催化剂的高温稳定性,本文采用液相共浸法制备了一系列Ru-CeO _x /TiO₂复合氧化物催化剂,探究了CeO₂对钌基催化剂在HCl氧化过程中催化性能的影响。通过TEM、XRD、N₂吸附-脱附、Raman、XPS等表征手段分析催化剂结构及组成,结合催化剂在HCl催化氧化反应中的催化性能,研究了不同Ce负载量对RuO₂/TiO₂体系的作用规律。结果表明,引入Ce之后改变了活性相RuO₂与载体TiO₂的相互作用,形成了Ce-O-Ru结构,对钌基催化剂的活性产生一定的负面作用;但是由于抑制了Ru活性位点的烧结失活,同时高浓度的Ce³⁺物种有利于氧物种的吸附与活化,使含适量Ce的Ru-CeO _x /TiO₂复合氧化物催化剂能够在较高温度（370℃、400℃）下保持良好的高温稳定性与催化活性,最终确定摩尔比以Ru∶Ce=1∶1较为适宜。     

涂层组分对堇青石脱硝催化剂性能的影响

为了探究涂层组分对整体式低温选择性催化还原（SCR）脱硝催化剂性能的影响，本文使用锰氧化物（MnO _x ）、氧化物涂层（TiO₂、SiO₂及Al₂O₃）、堇青石（CC）基体制备整体式涂层催化剂，考察催化剂牢固度以及脱硝活性。结果表明：在200℃ 时，对于MnO _x /Al₂O₃/CC催化剂，MnO _x 负载率为6%（质量分数）时脱硝效率最高为95%；对于MnO _x /TiO₂/CC，负载率为6%~12%时脱硝效率相差不大，为75%左右；对于MnO _x /SiO₂/CC，负载率12%时脱硝效率80%。样品牢固度排列顺序如下：MnO _x /Al₂O₃/CC > MnO _x /SiO₂/CC > MnO _x / TiO₂ /CC。通过BET、SEM、TG、Raman、H₂-TPR等测试与分析方法发现：影响催化剂性能的因素主要为活性组分MnO _x 状态以及载体性能的差异。Al₂O₃涂层比表面积适中，作为载体活性好；SiO₂涂层虽然比表面积大、牢固度好，但作为载体活性差；TiO₂作为涂层比表面积较小，溶胶中溶剂挥发快使得涂层表面不均匀。     

锰基催化剂低温催化脱除NOx及CO研究进展

NO_x和CO作为需重点处理的污染物，随钢铁烧结等烟气排放标准进一步提高，传统的NH₃-SCR(NH₃选择性催化还原NO_x)脱硝技术存在明显不足，特别是烧结烟气排放温度低于钒基催化剂窗口温度，导致脱硝催化剂活性不足及生成的硫铵盐堵塞催化剂表面，对CO控制尚缺乏有效手段。因此开发低温催化剂成为脱除低温烟气中NO_x及CO的关键因素。对Mn基催化剂在脱除NO_x和CO方面进展进行论述，对比活性组分、制备方法、载体等方面对锰基低温催化剂催化活性的影响，详细介绍Cu、Ce等金属对于锰基催化剂改性的影响，分析了元素掺杂与催化性能的关系；在此基础上，对近年来CO还原NO技术的最新研究成果进行系统梳理和总结，着重探讨反应机理、O₂在反应中的作用机制，结果表明，Mn元素丰富的核外电子排布是其在脱除NO_x和CO中活性优异的根本原因，但目前研究成果多数仅处于实验室开发阶段，在实际烟气中缺乏大规模验证。最后，展望了Mn基催化剂未来的发展方向...     

金属氧化物催化CO还原NO的研究进展

一氧化碳（CO）广泛存在于烧结/球团/焦化烟气或汽车尾气中,应用CO-选择性催化还原（SCR）技术同时脱除烟气中CO和NO是烟气治理的理想方案之一。目前,在NO-CO反应研究中较多的是贵金属催化剂,但由于其价格昂贵、高温失活、易中毒等问题难以在工业中实现应用。本文将近几年来金属氧化物催化CO还原NO的研究成果进行了系统的梳理与总结,重点介绍Fe基、Ce基、Co基、Cu基这4种金属氧化物催化剂的研究进展,分析催化剂的制备方法、掺杂助剂种类和比例、NO-CO反应条件等因素与催化活性之间的关系,总结催化剂抗水抗硫性能及可能的CO-SCR反应机理,并探讨O₂存在的条件下对催化剂活性的影响,为提高金属氧化物催化剂抗氧性研究提供理论参考。     

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.     

MnO x /ZrO2 催化剂制备及催化臭氧氧化降解甲基橙

以商品化ZrO₂为载体,采用等体积浸渍法制备MnO _x /ZrO₂催化剂,对目标污染物甲基橙溶液进行催化臭氧降解效果研究。比较不同焙烧温度（350、400、500和550℃）、不同MnO _x 负载量（5%、10%、15%和18%）等制备条件对催化剂活性的影响,结果表明：在400℃,MnO _x 负载量为15%时,催化剂对催化臭氧降解甲基橙溶液表现出最好的活性。反应进行60 min后,甲基橙溶液的脱色率达92.8%,较单独臭氧氧化提高了36.1%。催化剂15%MnO _x /ZrO₂（400℃）的酸碱使用范围（pH为2.7、6.5、8.7、10.8）实验表明：甲基橙溶液不同初始pH条件同样会影响催化剂的活性,且pH=2.7时表现出最好的催化效果,甲基橙脱色率可达95%。循环实验表明,15%MnO _x /ZrO₂（400℃）具有较好的稳定性,催化剂循环使用三次后,甲基橙溶液脱色率仍保持在85%以上,且活性组分的流失是降低催化剂活性的一个重要原因。     

低温脱硝催化剂研究进展

在传统选择性催化还原技术（SCR）催化剂的基础上,分别以钒-钛系催化剂、固溶体催化剂和新型MnO _x 催化剂为重点介绍了近些年低温SCR催化剂的研究进展,综述了不同活性组分的复合型催化剂的制备方法、元素掺杂、反应机理和抗性等,并通过分析不同复合型催化剂的表征总结了催化剂的性能状况以及低温脱硝效率,着重阐述了新型MnO _x 催化剂所具有的优异脱硝特性,认为通过改性提高新型MnO _x 的抗水抗硫性将会成为该领域未来的发展方向和研究热点,最后介绍了不同负载体对新型MnO _x 催化剂的催化效率的影响规律,发现二氧化钛负载体具有良好的抗水性,三氧化二铝负载体能显著增强催化活性,二氧化铈负载体的热稳定性较好。     

低温催化脱硝技术的研究进展

面对日益严重的环境问题,燃煤烟气催化脱硝技术得到了较快发展。针对目前应用较为广泛的选择性催化还原脱硝技术,本文从催化脱硝技术的机理出发综述了低温催化脱硝方面的研究进展,将低温催化脱硝技术分成两大类:低温氨法选择性催化还原脱硝技术和低温非氨法催化脱硝技术。在低温氨法选择性催化还原脱硝技中总结了金属氧化物催化剂、分子筛催化剂以及碳基催化剂等的反应机理和反应过程,揭示了影响脱硝效率的各种因素;低温非氨法催化脱硝技术中从反应方式出发,总结了NO_x催化裂解技术、HC-SCR技术、NO_x吸附-还原技术以及CO催化脱硝技术的研究进展,并对反应影响因素进行了综述。探索了各种催化剂的优势和不足之处:低温NH₃-SCR技术具有选择性高、效率高的特点但是其还原剂价格较贵且存储运输较为困难;低温非氨法催化脱硝技术选择性差、效率低,但是还原剂价格低廉、易于制备,且在工艺方面改进时可以达到要求的效率。在此基础上本文展望了未来低温催化脱硝的研究方向:在降低脱硝成本的情况下改善催化脱硝工艺,大力发展氮氧化物吸附还原等技术。     

民用解耦燃煤炉中的NO x 和CO同时减排

典型民用解耦燃煤炉具有底部连通的两个分别被称为热解室和燃烧室的并列炉膛，煤炭从热解室上部加入，空气通过热解室底部的倾斜炉排引入。结合煤炭燃烧过程中的氮转移路线与解耦炉中的气体循环流动特征，定性分析了民用解耦燃煤炉中的NO _x 和CO同时减排机理，并在此基础上对配风和煤种等因素对NO和CO排放的影响进行了定量实验研究。结果表明，民用解耦燃煤炉特有的结构特征和通风方式有利于NO _x 和CO的同时减排，解耦炉具与洁净型煤匹配可显著降低综合污染物排放。     

低温烟气脱硝催化剂适用条件与动力学

随着国家对大气污染物排放要求的进一步提高,中低温脱硝催化剂也将迎来更大的市场和挑战。为进一步明确低温脱硝催化剂的应用特性,在不同温度、烟气流速、催化剂长度和水蒸气含量下对已产业化的蜂窝催化剂的脱硝活性进行了系统考察,获得该中低温脱硝催化剂的适用区间与动力学参数。实验表明,在温度高于160℃条件下,通过调变气速与催化剂长度可以实现理论氨氮比的脱硝率;且在考察水蒸气对脱硝活性的影响时,发现脱硝率随着水蒸气含量的增加而逐步降低,在低温条件下降低更加显著,最大降幅达30%;依据2 ~ 4 m/s气速下的脱硝率与停留时间的关系,拟合脱硝反应活化能为22.7 kJ/mol,属于典型的气体外表面扩散控制,可为低温脱硝催化剂选型提供重要参考;180000 m³/h烟气量的脱硝示范验证了该催化剂在180℃下脱硝率超过90%,显示了优良的工业应用和推广前景。     

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。