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.     

CuO修饰CeO2纳米复合磨料的制备及抛光性能

采用乙二醇溶剂热的方法制备了分散性良好、粒径均一的球形氧化铈抛光粉,并通过浸渍法在氧化铈的表面引入氧化铜(CuO),研究了不同含量CuO对氧化铈的物相结构、比表面积、尺寸、表面形貌、氧化还原能力等的影响,结果表明,在负载范围内,CuO对氧化铈的物相结构、形貌及宏观粒度分布并无明显影响,但其比表面积以及氧化还原能力发生明显的改变。抛光测试结果表明,CuO的引入会明显改变铈基抛光粉的抛光能力。当Cu占Cu和Ce原子摩尔总量的5%时,抛光粉的抛光性能最佳,抛光速率高达213.4 nm/min,抛光后硅片表面的粗糙度仅为0.239 nm(R_q)和0.188 nm(R_a)。通过溶剂热的方法合成的氧化铈抛光粉形貌及尺寸良好,制备方法简单、生产成本低,经过CuO修饰后的氧化铈形貌及尺寸并未发生改变,抛光性能得到较大提升。该策略在提高铈基抛光粉的抛光能力方面具有一定的普适性。     

CeO2对铝化物涂层高温氧化膜生长应力的影响

采用改进的双面氧化弯曲法，原位测定了９００℃下ＣｅＯ２及其含量对Ａｌ化物涂层上的氧化膜生长应力的影响，并计算出了含ＣｅＯ２的复合涂层与两种简单渗Ａｌ涂层的生长力差值。实验表明：涂层中添加ＣｅＯ２可细化Ａｌ２Ｏ３膜的晶粒，增加了氧化膜的塑性，使复合涂层在９００℃氧化４５ｈ后的氧化膜内的生长应力同ＮｉＡｌ涂层和Ｍ３８Ｇ合金渗Ａｌ层相比分别降低了约２０００ＭＰａ和５００ＭＰａ。此外，试样在升温过程中的…     

用于NH3-SCR脱硝反应的铜基沸石分子筛催化剂研究进展

综述了用于氨选择性催化还原(NH3-SCR)氮氧化物的铜基沸石分子筛催化剂研究进展.介绍了控制大气污染物中氮氧化物的几种常见方法、NH3-SCR脱除氮氧化物催化剂的类型以及铜基沸石分子筛催化剂用于NH3-SCR脱硝反应的优点.重点阐述了影响铜基沸石分子筛催化剂脱硝活性的主要因素,如催化剂的拓扑结构、催化剂的制备方法、掺...     

CeO2改性MnO2/γ-Al2O3催化剂制备及对高浓度PNP废水微波催化氧化

一步浸渍焙烧法制备了掺杂不同含量CeO2的MnO2/γ-Al2O3催化剂,考察了不同焙烧温度对催化剂活性的影响,通过XRD测定了晶型,在微波反应器中以滴流床的形式考察了其催化氧化降解对硝基酚(PNP)的效果,并对催化氧化过程进行了初步的探讨。结果表明,350、500℃焙烧的催化剂为无定形态,700℃为Mn2O3,在微波功率800W,催化剂加量15g,TOC3000mg/L、pH值为6的PNP废水滴流速度为3mL/min条件下,350℃合成CeO2含量为4%MnO2/γ-Al2O3对PNP最高去除率为92.9%,加入羟基自由基抑制剂叔丁醇(TBA)研究发现该催化氧化过程中可能有·OH产生。     

Co修饰CeO2复合材料的晶面调控及其光热催化脱硝性能

采用一步水热法,通过调节Co与Ce的摩尔比,制备出暴露高活性晶面的Co修饰CeO₂复合材料。利用比表面和孔径分析仪、TG-DSC、TEM、SEM、XRD、紫外-可见分光光度计(UV-vis)、XPS、光热催化脱硝技术对Co修饰CeO₂复合材料进行全面表征。结果表明,随着Co元素含量的增加,Co修饰CeO₂复合材料的比表面积增大,CeO₂呈纳米棒状结构,Co与表面氧生成Co₃O₄,二者的共结晶过程降低了复合材料的结晶表面能,使CeO₂主要暴露(200)和(220)高活性晶面,且暴露比例增大。光热催化脱硝结果表明,当Co与Ce摩尔比为15%、煅烧温度为400℃时,Co修饰CeO₂复合材料的光热催化效率达到最高,为98%。      

凹凸棒土负载CeO2催化氧化处理亚甲基蓝染料废水

采用均相沉淀法,以Ce(NO3)3·6H2O为原料,HMT为沉淀剂,制备了ATP/CeO2纳米复合材料.并以H2O2为氧化剂,利用该复合材料对亚甲基蓝(MB)染料模拟废水进行了催化氧化处理,分别考察了催化剂的投加量及CeO2的负载量对MB降解的影响规律.研究结果表明,负载CeO2凹凸棒土纳米复合催化剂的催化活性明显高于相同条件下制备的纯的CeO2,CeO2负载量及ATP/CeO2的投加量分别为40%和0.2g时,最大降解率可达96%,对亚甲基蓝表现出较强的催化活性.     

新型氧敏CeO2-x薄膜的制备及结构研究

用射频磁控溅射法制备了CeO2-x高温氧敏薄膜。通过改变O2／Ar比，制备出不同组分和结构的CeO2-x薄膜。用Ce3d的XPS谱计算了Ce3 的浓度。XRD和AFM分析表明，薄膜经空气中高温退火后，形成了立方体CaF2型小晶粒，晶粒大小明显依赖于退火条件和膜厚。     

LDO/CeO_2纳米复合材料的合成及性能研究

以水热法合成出的Mg-Al类水滑石为载体,用Ce(NO3)3·6H2O和HMT作原料,水热合成出LDO/CeO2纳米复合材料,并采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)和冷场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)对样品结构和形貌进行了表征。此外,以H2O2为氧化剂,研究了该复合材料对罗丹明B模拟废水的催化氧化性能,结果表明,相同条件下制备出的LDO/CeO2纳米复合材料比纯CeO2具有更高的催化活性;当CeO2的负载量为50%,LDO/CeO2的投加量为0.2g时,罗丹明B模拟废水的降解接近完全,且催化剂重复使用5次后,脱色率仍保持85%以上。     

PANI/CeO_2/WC复合材料的制备及性能

采用原位聚合法分别制备聚苯胺/二氧化铈(PANI/CeO2)、聚苯胺/碳化钨(PANI/WC)、聚苯胺/二氧化铈/碳化钨(PANI/CeO2/WC)复合材料,通过X射线粉末衍射(XRD)、傅立叶红外光谱仪(FTIR)和拉曼光谱(Raman)对三种复合材料进行物相和结构分析,并且通过交流阻抗和阳极极化测试材料在65g/L Zn2++150g/L H2SO4体系中的电化学行为。通过实验数据分析,得到了一些具有一定学术意义与应用价值的结果。     

Synthesis of CeO2 and Y2O3-Doped CeO2 Composite Fibers by Electrospinning

Electrospinning was employed to produce homogeneous inorganic-organic composite fibers from alcohol solutions containing polyvinyl butyral (PVB) and precursor of yttrium and cerium ions. Upon heat treatment, ceria and yttria-doped ceria fibers were obtained. The fibers retained the original morphology observed in the as-spun composition. X-ray diffraction was used to identify the crystalline phases of the final products. Scanning electron microscopy (SEM), thermogravimetric analysis (TGA), differential thermal analysis (DTA), and BET analysis were employed to study the ceramic-phase formation and the morphological evolution of the fibers. Thus, uniform ceria and yttria-doped ceria fibers several micrometers long of high-phase purity were produced. The CeO₂ and the CeO₂ with Y₂O₃ fibers presented average diameters that ranged from 0.8 to 1.7 µm, and the distribution of specific surface ranged from 24 to 127 m²/g after heat treatment at 1000°C.     

复合氧化物的设计合成及其NH3-SCR催化性能研究

以两种表面活性剂Brij-35和P123作为介孔结构造孔剂, 通过水热晶化法, 制备多种活性组分V₂O₅、WO₃、CuO和Al₂O₃共负载的ZrO₂-TiO₂(ZT)基介孔复合氧化物催化剂V₂O₅-WO₃-CuO-Al₂O₃/ ZrO₂-TiO₂(简称VWCuAl/ZT)。研究结果表明, 活性组分均匀分散于介孔载体中, 该复合催化材料针对NO的NH₃-SCR催化反应中, 相比于浸渍法制备的非介孔I-VWCuAl/ZT和商用催化剂V₂O₅-WO₃/TiO₂(V-W/Ti)表现出优异的低温催化活性和稳定性, 可以在较宽温度范围(200℃~500℃)内实现NO的高效催化还原。     

V2O5/CNFs/蜂窝状堇青石催化剂的结构控制及其烟气脱硝性能

采用化学气相沉积法,在涂层Al2O3的蜂窝状堇青石表面生长纳米碳纤维(CNFs),通过负载V2O5催化剂,制成低温蜂窝状脱硝催化剂.采用SEM、TEM、XRD和XPS等分析方法,对所制催化剂的物化性质及其脱硝性能进行了分析.研究结果表明,当CNFs在堇青石表面的生长厚度为0.74μm时,所制CNFs/堇青石载体的压缩强度达34.46 MPa;在150~250℃范围内,V2O5/CNFs/蜂窝状堇青石催化剂表现出较高的低温脱除NO活性,其中当CNFs的生长量为12.5%、V2O5担载量为1%时,在250℃下NO的转化率达95%左右.     

Electrospun Polyaniline Composites for NO2 Detection

The responsive nature of polyaniline (PANI) to gaseous pollutants is highly dependent on processing conditions, film composition, and morphology. Hybrid systems of leucoemeraldine-based polyaniline (LEB-PANI) have shown to aid in the stability of the material yielding an active matrix for gas sensing. The electrospinning technique was employed for preparation of PANI-Polyvinyl Pyrrolidone (PVP) hybrid structures for room temperature NO₂ detection.     

介孔介晶Ce1-xSmxO2固溶体的合成及其催化性能研究

以乙酸盐为原料,三嵌段共聚物P123为模板,采用溶剂诱导自组装法(EISA)合成介孔介晶Ce1-x-Smx O2固溶体。利用X射线衍射、N2吸-脱附、X射线光电子能谱和氢气-程序升温还原等测试手段对样品的形貌和结构进行了表征。结果表明:样品属于立方萤石结构,平均颗粒尺寸为7.65nm,孔径分布在2.0～3.8nm之间,平均比表面积为96m2/g。介孔介晶Ce1-x Smx O2材料对亚甲基蓝模拟染料废水具有良好的脱色能力,在反应120min时脱色率基本超过70%。     

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...     

CuO/Ce1-xAlxO2催化剂的制备及其催化性能研究

以硝酸盐为原料,氨水为沉淀剂,十六烷基溴化铵(CTAB)为模板,采用化学沉淀法合成介孔Ce1-xAlxO复合物,再用浸渍法制备CuO/Ce1-xAlxO2催化剂.利用X射线衍射和N2吸脱附表征催化剂的结构,结果显示催化剂为介孔立方萤石结构.采用H2-TPR评价其氧活性,O2-TPD和CO-TPD评价其吸附性能,以探索不同物质的量配比铈铝复合物对催化剂性能的影响.     

沥青基活性炭纤维的制备及其对NO的催化氧化

以沥青基炭纤维为原料,用水蒸气活化的方法制备了三种不同比表面积的活性炭纤维,并采用氮吸附法和拉曼光谱对活性炭纤维进行了表征。本文研究了活性炭纤维在常温下对模拟空气中50 ppm NO的催化氧化性能,结果表明,活性炭纤维可将NO部分催化转化为NO2,较低比表面积的活性炭纤维因为其较窄的孔径分布和较大的类石墨微晶有利于对NO的催化氧化。     

Pd-ZrO2/Al2O3催化剂对丙烯选择性催化还原NO的催化活性研究

采用浸渍法制备了具有高比表面积的氧化铝负载的Pd-ZrO2复合物催化剂(Pd-ZrO2/Al2O3),利用BET、XRD、TEM等手段研究了该复合物催化剂的物理特性,并重点研究了该复合物催化剂对以C3H6为还原剂选择性催化还原(SCR)NO的催化反应活性,分别讨论了反应温度、组分、焙烧温度、原料气组分、空速等因素对该催化反应的影响.结果发现,少量的Pd纳米粒子均匀分散于载体氧化铝上,添加适量ZrO2后,所制备的低负载量的Pd(1wt%)-ZrO2(2wt%)/Al2O3复合物催化剂具有较高的NO选择性催化还原反应活性,在240～250℃可使NO的转化率达到50%～70%.其活性提高的机制在于适量ZrO2的添加增强了反应物中NO和C3H6在催化剂表面的吸附,同时与Pd催化剂形成一种协同催化作用.