硅铝比对Cu/SSZ-13分子筛低温催化性能的影响

采用水热法和液态离子交换法制备了一系列硅铝比(摩尔比)不同的Cu/SSZ-13分子筛[n(Si)/n(Al)=47,30,20,15],探究了硅铝比对NH_3选择性催化还原(NH_3-SCR)的影响,并通过XRD,ICP,N_2吸脱附,SEM,H_2-TPR,NH_3-TPD等表征分析对样品的物化性质进行了系统研究。活性测试结果表明,不同硅铝比分子筛的NH_3-SCR性能具有显著差异,特别是低温范围,其中催化剂起燃温度T_(50)(转化效率≥50%时的温度)顺序为n(Si)/n(Al)=20 n(Si)/n(Al)=15 n(Si)/n(Al)=30 n(Si)/n(Al)=47。从表征结果可知,硅铝比会影响分子筛催化剂的表面形貌、晶体结构,进而影响样品中Cu物种的分布和数量及酸性。4种分子筛催化剂中n(Si)/n(Al)-20具有最多的孤立Cu~(2+)以及弱L酸位数量,有利于低温NH_3-SCR反应的进行。     

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℃。     

Ce、Zr改性Mn/ZSM-5分子筛催化剂对C3H6-SCR反应性能的影响

采用浸渍法制备了一系列Ce、Zr改性Mn/ZSM-5分子筛催化剂,对其C_3H_6-SCR(选择性催化还原)反应性能进行了评价,研究了Ce、Zr的引入对Mn/ZSM-5分子筛催化剂选择催化还原NO的影响,并采用X射线衍射、比表面积测量、扫描电子显微镜、NH_3-程序升温脱附(TPD)、H_2-程序升温还原(TPR)等表征手段对催化剂的物理化学性质进行了表征。结果表明:Ce、 Zr改性Mn/ZSM-5分子筛催化剂C_3H_6-SCR反应中表现出较为优异的催化活性,最优配比的20%Mn-7%Ce-1%Zr/ZSM-5催化剂在200℃、30000h~(-1)的空速下,催化剂的最大脱硝效率达到87%,且操作温度窗口T50=150～380℃。活性组分Mn以MnO_2和Mn_2O_3形式存在,且与助剂Ce、Zr高度分散在催化剂表面,而且形成协同作用;催化剂表面的弱酸和中强酸和氧化还原性能的增强有利于C_3H_6-SCR低温催化活性的提高。     

ZSM-5分子筛催化剂上氨选择性催化还原NO_x的研究进展

氨选择性催化还原(NH_3-SCR)是控制NO_x排放的有效手段,对Fe-ZSM-5、Cu-ZSM-5、Mn-ZSM-5及多金属负载的ZSM-5分子筛催化剂在NH_3-SCR脱除NO_x中的性能及影响因素进行总结,并展望ZSM-5分子筛在NO_x脱除中的发展方向。     

Cu负载量及改性对Cu/SAPO-34催化剂NH_3-SCR性能的影响

通过浸渍法制备了不同负载量的Cu/SAPO-34和Cu-Ce/SAPO-34催化剂,探究Cu、Ce负载量对催化剂性能的影响。结果表明,4%负载量的Cu/SAPO-34催化剂表现出优异的NH_3-SCR性能,在231～586℃时转化率均达到80%以上,最高脱硝效率达到98. 79%。通过共负载过渡金属Cu和Ce元素,提高了催化剂的中低温NH_3-SCR性能,拓宽了催化剂活性温度窗口。XRD、H_2-TPR、NH_3-TPD表征结果表明,掺杂Ce元素可以抑制CuO生成,同时可以促进活性较高的Cu~(2+)生成。增加Cu负载量可以提高Cu/SAPO-34催化剂酸性位的数量,Ce元素的掺杂占据分子筛载体的B酸性位,造成催化剂的中强度酸性位数量减少,Cu/Ce物质的量的比为4∶5时最佳。     

双金属交换的Cu-Mn/SSZ-39催化剂的NH3-SCR脱硝性能

以SSZ-39为载体,采用离子交换法制备不同铜锰物质的量比的Cu-Mn/SSZ-39分子筛催化剂,并考察其在以NH3为还原剂的选择性催化还原NO反应(NH3-SCR)中的脱硝活性.通过XRD、SEM、N2吸脱附、NH3-TPD、H2-TPR、XPS、ICP等对催化剂的结构、形貌、表面酸性等进行表征.结果表明,Cu2+提供主要的反应活性位,使催化剂具有良好的脱硝活性和N2选择性;Mn2+/3+交换提高了催化剂的表面酸性,特别是增加了弱Lewis酸的含量;Cu2+、Mn2+/3+双金属交换的Cu-Mn/SSZ-39催化剂具有良好的低温脱硝活性和水热稳定性.当Cu与Mn的物质的量比为1:0.6时,Cu-Mn(0.6)/SSZ-39具有最低的起燃温度(T50为125℃),在184～433℃的宽温度范围内NO转化率达到90％以上,并在450℃内保持90％以上的N2选择性.水热老化后的Cu-Mn/SSZ-39-A基本保持了原有的晶型、形貌和脱硝活性,体现了良好的水热稳定性.     

双金属交换的Cu-Mn/SSZ-39催化剂的NH3-SCR脱硝性能

摘要：以SSZ-39为载体，采用离子交换法制备不同铜锰物质的量比的Cu-Mn/SSZ-39分子筛催化剂，并考察其在以NH3为还原剂的选择性催化还原NO反应（NH3-SCR）中的脱硝活性。通过XRD、SEM、N2吸脱附、NH3-TPD、H2-TPR、XPS、ICP等对催化剂的结构、形貌、表面酸性等进行表征。结果表明，Cu2 提供主要的反应活性位，使催化剂具有良好脱硝活性和N2选择性；Mn2 /3 交换提 高了催化剂的表面酸性，特别是增加了弱Lewis酸的含量；Cu2 、Mn2 /3 双金属交换的Cu-Mn/SSZ-39催化剂具有良好的低温脱硝活性和水热稳定性。当Cu与Mn的物质的量比为1:0.6时，Cu-Mn(0.6)/SSZ-39具有最低的起燃温度（T50为125 ℃），在184~433 ℃的宽温度范围内转化率达到90%以上，并在450 ℃内保持90%以上的N2选择性。水热老化后的Cu-Mn/SSZ-39-A基本保持了原有的晶型、形貌和脱硝活性，体现了良好的水热稳定性。     

制备条件对Ag/ZSM-5催化剂CH_4-SCR脱硝性能的影响

利用浸渍法制备了Ag/ZSM-5催化剂,并通过XRD、NH_3-TPD和NO-TPD等手段对Ag/ZSM-5催化剂进行表征,考察了焙烧气氛、焙烧温度对催化剂催化性能的影响。结果表明,焙烧气氛影响Ag/ZSM-5催化剂上Ag物种的形态、催化剂酸量和对NO的吸脱附性能;焙烧温度影响催化剂的酸性、酸量,也影响催化剂对NO的吸脱附性能;氮气气氛、800℃焙烧的催化剂CH_4-SCR脱硝活性较好,350℃时NO转化率达到最大,为42%。     

ZSM-5分子筛负载Au-Cu催化氧化CO性能的研究

通过反相微乳法并结合共沸精馏将金、铜前驱体负载到ZSM-5分子筛上,再经氢气活化后制备双金属催化剂AuCu/ZSM-5,并采用N2吸附/脱附、X射线粉末衍射、紫外-可见光谱和高分辨透射电镜等对样品进行表征,同时测定了其对CO的氧化活性。结果表明,金和铜形成了合金相,金属颗粒尺度均一,粒径较小,且分散性良好。CO氧化反应结果表明,Cu可以提高Au催化剂的催化性能,增强其氧化活性,这是由于Au与Cu之间的相互作用。Au-Cu原子比例为3∶1时,催化剂在80℃下能够实现CO的完全转化。     

用于HC-SCR还原NOx的Cu基分子筛催化剂研究进展

烃类化合物选择性催化还原(HC-SCR)是一种有效的脱硝技术，但是在较低温度下Cu基分子筛催化剂用于HC-SCR催化还原NO_x存在催化活性较低、活性温度窗口较窄的问题。本文针对铜/分子筛催化剂选择催化还原NO_x的研究进展，系统介绍了负载型Cu基分子筛催化剂在HC-SCR应用中的反应机理以及载体、负载Cu含量、制备工艺、还原剂、H₂O和SO₂对催化活性的影响。发现掺杂与铜产生协同作用的金属助剂有助于提高低温催化活性。最后提出了制备具有优异低温催化活性的HC-SCR铜基分子筛催化剂的策略和今后开发高效性能催化剂的研究方向，例如适当增加Cu负载量、控制Si/Al比以及进一步提高金属活性组分的分散性。     

稀土Cu/HZSM-5催化剂NH_3选择性催化还原法低温脱硝性能

采用浸渍法制备Re(x)Cu/HZSM-5(Re=La,Ce,Pr,Nd;x=0.5,1,2)系列催化剂。采用XRD和H_2-TPR等对催化剂进行表征,在微型固定床反应器中评价催化剂低温NH_3选择还原NO的催化活性。结果表明,Re(x)Cu/HZSM-5(Re=La,Ce,Pr,Nd;x=0.5,1,2)催化剂具有较好的低温NH_3选择还原NO催化活性,以La为助剂和添加质量分数1%的La(1)Cu/HZSM-5催化剂低温脱硝活性较好,T85和T95分别为153℃和164℃,活性温度窗口宽,(153~362)℃时,NO转化率超过95%。     

粉煤灰基SAPO-34分子筛脱硝催化剂的合成及其脱硝性能

以内蒙准格尔电厂粉煤灰为原料,采用酸碱联合法,制备了粉煤灰基SAPO-34微孔分子筛。以SAPO-34分子筛为载体,以碳酸铵为铵盐、硝酸铜为铜源,采用离子交换法制备了不同Cu担载量的Cu-SAPO-34分子筛催化剂。在500℃、8% H₂O/N₂气氛下老化处理后,对催化剂的选择性催化还原脱硝性能和物理化学特性进行了测试分析。结果表明,SCR活性与Cu物种种类密切相关,位于离子交换位的孤立态的Cu²⁺是Cu-SAPO-34催化剂在NH₃-SCR反应中的主要活性中心,随着Cu担载量的增加,催化剂的低温SCR活性提高,而高温活性在Cu质量分数达到1.50%上达到最高而后降低。1.50 Cu-SAPO-34催化剂在空速高达200000h^-1、350~500℃范围内可达到80%以上的NO_x转化率,显示出较宽的脱硝温度窗口。文中指出该催化剂因更好的高温活性和抗烧结能力,相比钒钛系催化剂更适用于高温工况。这项工作开辟了燃煤电厂粉煤灰无害化处理用于制备SCR催化剂的新途径。     

原位合成Cu-SSZ-13催化剂:硅铝比对NH_3-SCR催化性能的影响

通过一步法原位合成Cu-SSZ-13催化剂,评价不同硅铝比对其NH_3-SCR催化性能的影响,通过H_2-TPR、XRD和Rietveld精修表征催化剂。结果表明,不同硅铝比影响SSZ-13分子筛中活性Cu物种含量和分布。硅铝物质的量比为10时得到的Cu-SSZ-13催化剂具有优异的NH_3-SCR反应活性和稳定性,活性温度窗口最宽。     

低温氨-选择性催化还原氮氧化物催化剂的研究进展

氮氧化物(NO_x)的排放对人类健康和植物生长造成了严重危害,对其进行净化治理刻不容缓。火电厂烟气是NO_x的主要来源,氨-选择性催化还原(NH_3-SCR)技术可对其排放进行有效控制。V_2O_5-WO_3(MoO_3)/TiO_2脱硝催化剂的工作温度偏高,不能满足低温宽工作温度窗口等工况的需要,因此,开发具有宽工作温度窗口的低温脱硝催化剂成为研究热点,其中,钒基、锰基金属氧化物催化剂和金属离子交换分子筛催化剂的研究最为广泛。探讨催化剂脱硝性能的关键影响因素、抗水抗硫性能以及反应机理,有助于为高效、实用的低温脱硝催化剂的设计和开发提供科学依据。从钒基金属氧化物催化剂、锰基金属氧化物催化剂、金属离子交换的分子筛催化剂、低温脱硝催化剂的抗水抗硫性能以及低温NH_3-SCR反应机理等方面对近年来国内外低温脱硝催化剂的研究进展进行综述。今后需要解决N_2选择性不够理想、抗水抗硫性能差、低温工作温度窗口较窄和反应机理不统一等问题。     

恩新型载铜Si基材料老化环境的研究

以硅酸钠作为制备载铜Si基材料的硅源,利用硅酸钠在水中水解的性能,从硝酸铜溶液把Cu~(2+)沉淀出来。通过考察不同的老化酸碱环境,发现酸性老化环境更有助于催化剂中Cu~+的形成,而Cu~+的出现提高了催化剂活性。通过与其他Cu系催化剂对比,发现该方法制备的载铜Si基材料优于传统的Cu系催化剂。本实验利用了XRF、XRD等手段对催化剂进行分析,揭示了催化剂热稳定性、组成、Cu分散和烧结等情况。     

金属基分子筛型NH3选择性催化还原氮氧化物催化剂的研究进展

氨气选择性催化还原(NH3-SCR)消除氮氧化物(NOx)以其高效、低成本的优势成为目前最具潜力和最广泛应用的固定源脱硝技术.传统的NH3-SCR以V2O5/WOx-TiO2为催化剂,但该类催化剂水热稳定性差,易中毒且其本身就具有毒性,因此开发金属基分子筛催化剂是当前的研究热点之一.本文介绍了分子筛型NH3-SCR催化剂的研究进展,总结了不同金属负载分子筛对选择性催化还原的影响及其反应机理,探讨了催化剂失活的影响因素.     

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。     

FexMnCe1-AC低温SCR催化剂SO2中毒机理研究

以活性炭为载体,通过超声辅助浸渍法制备了一系列Fe_xMnCe_1-AC催化剂,考察了该系列催化剂的低温NH_3-SCR脱硝活性,确立了活性最佳的催化剂,并探究了SO_2对其脱硝性能的影响。结果表明,Fe_(0.1)MnCe_1-AC催化剂低温脱硝活性最高,在120～220℃范围内NO的转化率均在90%以上(无SO_2)。此外,在180℃、SO_2浓度为429 mg/m~3时,该催化剂仍能保持77%左右的脱硝率。通过BET、XRD、XPS、H_2-TPR、NH_3-TPD、FT-IR、TGA等表征手段对催化剂的SO_2中毒机理进行了分析。研究发现,SO_2能与NH_3及催化剂中金属组分生成硫酸铵盐((NH_4)_2SO_4、(NH_4)_2SO_3)、MnSO_4等物质,改变了原催化剂孔道结构并减少了催化剂表面Br?nsted和Lewis酸性位点,抑制了催化剂吸附NH_3的能力。更多地,SO_2促使催化剂中Mn~(4+)、Ce~(3+)、Fe~(3+)和Fe~(3+)—OH~-基团数量下降,表面可还原物质减少,从而降低了催化剂的脱硝活性。     

原位水热合成法制备ZSM-5/堇青石整体式催化剂

以蜂窝状堇青石为载体,采用原位水热合成法制备了ZSM-5/堇青石整体式催化剂。考察了四丙基氢氧化铵(TPAOH)含量、水硅摩尔比和晶化温度等对ZSM-5分子筛在堇青石载体上负载量的影响。结果表明:模板剂TPAOH的含量对负载量有显著影响,当摩尔比n(TPAOH)/n(SiO2)≤0.2时,改变晶化温度和水硅摩尔比均可获得较佳的分子筛负载量;当n(TPAOH)/n(Si O2)0.2时,较高的碱度导致前驱体溶胶的溶解,使分子筛多在溶液中晶化,显著减小分子筛在堇青石载体上的负载量。当n(TPAOH)/n(Si O2)≤0.2时,水硅比减小,ZSM-5分子筛负载量逐渐增大,最大负载量可达42.8%。晶化温度降低,分子筛的负载量和晶粒均减小。整体式催化剂用于NO的催化氧化活性研究表明,堇青石载体上分子筛的负载量越高,整体式催化剂的比表面积越大,催化活性越好。     

Pd-Cu-Ti-PILC上丙烯选择催化还原NO的活性研究

采用浸渍法制备Cu-Ti-PILC和Pd/Cu-Ti-PILC催化剂,结合X射线衍射谱(XRD)、程序升温还原(TPR)、NO程序升温脱附(NO-TPD)、丙烯选择催化还原NO(C3H6-SCR)研究Pd组分对Cu-Ti-PILC催化剂结构和催化还原NO能力的影响。XRD结果表明,Pd物种破坏了蒙脱土的层间排列但未改变Ti-PILC的层间距;TPR结果表明,Pd改变Cu-Ti-PILC催化剂表面上铜物种的还原性能;NO-TPD结果表明,Pd组分提高催化剂化学吸附NO;C3H6-SCR结果显示Pd物种能够提高Cu-Ti-PILC催化效果。