氮氧化物选择性催化还原催化剂研究进展

氮氧化物是形成酸雨和光化学烟雾的主要物种和引发物,消除氮氧化物污染是环境保护中的重点和难点。选择性催化还原作为一种有效脱除氮氧化物的方法,在近年来得到了广泛深入的研究。本文对有关催化体系的文献进行了总结。     

氮氧化物选择催化还原的研究进展

氮氧化物（NOx）是大气的主要污染物之一。含氧气氛中，在催化剂的帮助下使还原剂与废气中的NOx反应并将其还原为N₂的催化过程称为选择催化还原(SCR)，是目前研究较多的消除NOx污染的方法之一。综述了选择催化还原方法的研究现状与应用前景。     

氢气选择性催化还原氮氧化物催化剂的研究进展

综述了H_2-SCR的反应机理以及近年来国内外氢气选择性催化还原氮氧化物催化剂的研究进展。重点介绍了Langmuir-Hinshelwood和双功能两种反应机理。机理不同,其中间产物也不相同。对不同负载金属(如Pt、Pd)对H_2-SCR反应的影响进行了介绍。之后对不同类型载体(传统氧化物、复合氧化物、钙钛矿型氧化物、分子筛、其它类型载体)对H_2-SCR反应催化性能的影响进行了阐述。最后对氢气选择性催化还原氮氧化物的发展方向进行了展望。     

选择性催化还原脱硝催化剂研究进展

催化剂是选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)脱硝技术的核心,催化剂的低温活性、选择性和稳定性直接影响到NOx的脱除效果.SCR脱硝催化剂性能主要取决于催化剂活性组分和催化剂载体.简述了以氨、尿素和碳氢化合物等不同物质作为SCR还原剂的化学反应原理;介绍了以贵金属(Pt,Pd,Rh,Au等)和金属氧化物(V2O5,WO3,FeaO3,CuO,CrOx,MnO2.MoO3和NiO等)为催化剂活性组分.以分子筛、柱撑黏土、碳基材料和TiO2等为催化剂载体的SCR脱硝催化剂的研究进展.以V2O3为主要活性组分,以TiO2为载体的钒钛类催化剂因其理想的综合性能,目前已商业化应用.纳米有序结构TiO2薄膜可望成为理想的SCR脱硝催化荆新型载体.     

过渡金属/分子筛催化剂上选择性催化还原氮氧化物的研究进展

综述了近十年来过渡金属/分子筛催化剂上氨和碳氢化合物选择性催化还原NOx方面的研究进展。在NH3-SCR体系,着重介绍了铜基和铁基分子筛催化剂的研究状况,探讨了分子筛催化剂在该体系中的失活原因;在HC-SCR体系,总结了不同过渡金属、分子筛类型、还原剂、H2O和SO2等对催化剂活性的影响,探讨了目前比较公认的碳氢化合物选择性催化还原NOx的反应机理。最后展望了分子筛催化剂在选择性催化还原NOx领域今后的研究方向。     

选择性催化还原(SCR)法脱除NOx的研究进展

本文介绍了用作NOx选择催化还原的碳氢化物、氨气、尿素等几种还原剂和活性炭、分子筛、金属氧化物、堇青石蜂窝陶瓷、复合载体等几类载体催化剂的研究进展情况，并阐述了各自的优缺点，综述．了尿素作为还原剂，复合载体的催化剂将是脱除氮氧化物的研究热点。     

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。     

新型金属有机骨架材料催化剂选择性催化还原氮氧化物研究进展

综述新型有机金属骨架材料和复合金属骨架材料催化剂在选择性催化还原氮氧化物方面的研究进展,讨论金属有机骨架材料催化剂的低温脱硝活性和抗硫抗水性能,介绍脱硝反应过程中氮氧化物的反应机理。针对金属有机骨架材料表现出的良好低温脱硝活性,认为其有可能替代传统脱硝催化剂。     

氧存在下活性炭负载K-Cu催化碳还原NO研究

研究了有氧条件下活性炭负载K-Cu复合催化剂催化碳还原NO及其抗SO2和H2O毒化性能,分析了反应条件对NO转化率的影响和反应机理.研究表明,O2对NO还原有较大的促进作用,SO2和4%以下的H2O对NO还原无影响,SO2和H2O同时存在时催化剂很快中毒.反应温度低于250℃时碳是主要的还原剂,高于250℃后CO开始参与NO还原并逐渐居于主导地位.     

Ce-P-O催化剂用于氨选择催化还原消除氮氧化物

制备了可用于氨选择催化还原消除氮氧化物的Ce-P-O催化剂,通过X射线衍射、扫描电镜、N₂吸附、H₂程序升温还原和氨程序升温脱附等手段对催化剂进行了表征,并考察了催化剂的性能。结果表明,催化剂在空速20 000 h^-1表现出较高的氮氧化物消除活性,NO转化率>90%,在水蒸汽和SO₂存在条件下,催化剂具有较好的催化活性和稳定性。     

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。     

低温燃料电池催化剂的研究进展

综述了近年来低温燃料电池,如质子交换膜燃料电池（PEMFC）和直接甲醇燃料电池（DMFC）催化剂的研究进展,着重介绍了近年来出现的几种制备高分散和高活性的燃料电池催化剂的新技术和新方法,以及关于低Pt和非Pt催化剂的研究情况,简要介绍了关于燃料电池催化剂基础研究方面的情况。     

凹凸棒石低温SCR脱硝催化剂的研究进展

选择性催化还原（SCR）脱硝技术是目前主流的氮氧化物脱除技术,其核心是催化剂。凹凸棒石成本低廉,性能优越,适合用作SCR催化剂的载体,而且以凹凸棒石为载体的催化剂显示出良好的低温选择性和稳定性,具有很好的应用前景。本文总结了凹凸棒石低温SCR脱硝催化剂的研究进展,阐述了活性组分、制备方法、前体物种、活性组分负载量、煅烧温度、元素掺杂等因素对催化剂脱硝活性的影响,同时简要介绍了导致此类催化剂失活的原因以及失活催化剂的再生方法,并指出在凹凸棒石负载型低温脱硝催化剂上进行的SCR脱硝反应遵循E-R机理,最后指出此类催化剂的未来研究方向主要是进一步提高现有催化剂的低温催化活性和抗中毒能力,实现工业化应用。     

制备方法对CuO-ZnO-ZrO_2低温催化CO氧化性能的影响

采用不同制备方法(共沉淀法、柠檬酸络合法、溶胶凝胶法、模板剂法及均匀沉淀法)制备了Cu O-Zn O-Zr O2催化剂,考察了制备方法对催化剂物化性能及CO氧化性能的影响。通过X射线衍射、N2吸附-脱附、氢气程序升温还原等对制备的催化剂进行表征,结果表明,共沉淀法制备的催化剂比表面积和孔容积最大,分散度最高,平均晶粒尺寸最小。在CO氧化反应中,共沉淀法制备的样品CO低温氧化活性最高,连续反应100 h,稳定性能良好。在50℃、3 MPa的工况条件下,可将液相丙烯中CO体积分数脱除低至2×10-8,达到聚合级烯烃对CO脱除深度的要求。     

柴油机排放NOx催化还原技术研究进展

概述了柴油机NOx催化还原技术的研究进展，分析了各种NOx催化还原技术的特点,并阐述了该课题的意义和今后的研究方向。     

活性炭负载金属氧化物常温脱除低浓度NO

在活性炭上负载了金属氧化物用于低浓度NO在常温下的脱除。活性炭在使用之前经过了氧化预处理,经过硝酸氧化处理后,活性炭表面的羰基和硝基数量均增加,对NO的脱除能力显著提高。在硝酸处理后的活性炭上负载了金属氧化物,其中Ce和Co负载的样品对NO的脱除效果最佳,与未负载的样品相比脱除量提高了约8倍。进一步研究发现被脱除的NO最终以金属硝酸盐的形式存在,说明NO在通过催化氧化吸附剂层时首先被氧化生成NO2,之后NO2与负载的金属氧化物反应生成了金属硝酸盐。     

Cu(x)/TiO2催化剂NH3-SCR低温脱硝性能

以硝酸铜和二氧化钛为原料,采用浸渍法制备Cu(x)/TiO_2(x为以TiO_2载体质量为基准的铜负载量,下同)催化剂。运用XRD、XPS、NO-TPD、H_2-TPR等对催化剂进行了表征,在微型固定床反应器中评价了Cu(x)/TiO_2催化剂在以NH_3为还原剂的选择性催化还原NO反应(NH_3-SCR)中的脱硝活性。结果表明,铜物种以Cu_2O和Cu O的形式共存于TiO_2载体上;铜负载量影响催化剂的脱硝性能;Cu(6)/TiO_2催化剂(6代表铜的负载量为6%)表现出较好的氧化还原性和对反应物NO的吸附-脱附能力,低温脱硝活性较好,NO转化率达到85%和95%时对应反应温度T85和T95分别为195和218℃,NO转化率大于95%的活性窗口温度为218～270℃,宽度为52℃。     

添加Pt的选择性催化还原催化剂低温去除NOx的研究

以锐钛矿型TiO2为载体,V5O2和WO3为活性组分,添加微量贵金属Pt,制备了选择性催化还原脱硝催化剂,并对催化剂样品进行表征和脱硝性能试验.结果表明,贵金属Pt的加入,使催化剂样品比表面积、起活温度和温度窗口均发生一定的改变,在低温段具有良好的催化活性.在温度160℃和氨氮体积比0.8～1.2时,催化剂的脱硝率较稳...     

Atom-economical reduction of carbon monoxide to methanol catalyzed by soluble transition metal complexes at low temperatures

Hydrocarbons and methanol are considered the preferred products of catalytic reduction of carbon monoxide derived from clean natural gas. In this paper, we focus on atom-economical synthesis of methanol catalyzed by soluble transition metal complexes as single-site catalyst precursors under mild reaction conditions. Of the metal systems reported in the literature, Ni complexes activated by alkoxide bases affected homogeneous CO reduction to methanol at low temperatures (80°–130°C) and low pressures (2000–5000kPa) to achieve CO conversion and methanol selectivity of >90 and >95, respectively. The involvement of mono- and multi- nuclear Ni species that readily interconvert under methanol producing conditions is invoked. A process based on such an active catalyst system would position methanol to be considered an inexpensive feedstock for the synthesis of other derivatives.To whom correspondence should be addressed. E-mail: devinder.mahajan@stonybrook.edu     

Research progress of selective catalytic reduction of NOx at medium-low temperature

概述了国内外在中低温条件下开展的贵金属、分子筛、炭基及金属氧化物四大类选择性催化还原（SCR）催化剂的最新研究进展,为工业窑炉烟气催化脱硝提供催化剂研究前沿信息。分析了各类SCR催化剂的特点,特别是在改性、耐硫抗水及机理研究方面的工作。为了实现SCR技术在工业窑炉烟气中的应用,需充分利用各活性组分在中低温、耐硫、耐水等方面的突出性能,结合过渡金属氧化物对现有成熟SCR催化剂进行改性,提升中低温催化NO_x性能和抗中毒能力,将具有较好的研究和应用前景。