V_2O_5/TiO_2催化剂上NH_3选择性催化还原NO反应动力学研究

采用浸渍法制备了V2O5/TiO2催化剂,研究了V2O5/TiO2催化剂上NH3选择性催化还原NO的反应动力学,运用Eley-Rideal机理模型确定了相关的动力学参数,推导出本征动力学方程,得到反应的活化能为41.9 kJ/mol。     

制备方法对V_2O_5-WO_3/TiO_2选择性催化还原催化剂性能的影响

采用共沉淀法、溶胶-凝胶法和浸渍法制备了V2O5质量分数4%和WO3质量分数6%的V2O5-WO3/TiO2选择性催化还原催化剂,对比了3种方法制备的催化剂选择性催化还原NO性能。采用X射线衍射、热重、N2吸附-脱附和程序升温还原等对制备的V2O5-WO3/Ti O2催化剂的结构和性质进行表征,结果表明,共沉淀法制备的V2O5-WO3/TiO2催化剂具有更好的选择性催化还原NO活性和更大的比表面积,影响共沉淀法选择性催化还原NO活性的主要因素是催化剂的热稳定性、表面羟基数量、比表面积、粒径分布以及V、W与Ti之间的内在作用。     

黏结剂对柴油车用V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂选择性催化还原性能的影响

采用偏NH_4VO_3和TiO_2为前驱体制备选择性催化还原(SCR)催化剂涂层所需浆料,将浆料浸涂在蜂窝陶瓷载体上,得到整体涂覆式SCR催化剂。研究了SiO_2溶胶、H_3PO_4及H_3NO_3对催化剂涂层耐久性及活性的影响。在模拟评价装置上对催化剂活性进行了评价。结果表明,SiO_2溶胶和H_3PO_4对催化剂涂层耐久性具有明显改善作用,质量分数8%的SiO_2溶胶和4%的H_3PO_4使催化剂涂层脱落率从32.71%降至4.08%和17.89%;V_2O_5-WO_3/TiO_2-4%SiO_2溶胶催化剂表现出较高的活性和选择性,新鲜催化剂NO的起燃温度(T_(50))为205℃,随着H_3PO_4添加量的增加,催化剂低温活性逐渐降低,高H_3PO_4添加量时,催化剂表面被H_3PO_4覆盖,大部分与钛及钒键连接的羟基基团被P—OH所取代,催化剂SCR活性降低。     

载体对V_2O_5-MoO_3/TiO_2催化剂表面性质及其选择性催化还原脱硝性能的影响

采用比表面积分别为101.86 m2·g-1(A)、86.37 m2·g-1(B)和7.78(C)m2·g-1(C)的TiO_2载体,通过分步浸渍法制备V2O5-Mo O3/TiO_2(A,B,C)选择性催化还原脱硝催化剂。在空速为10 000 h-1和氨氮体积比1.0条件下,以TiO_2(A)与TiO_2(B)为载体制备的催化剂脱硝活性在反应温度窗口(350~450)℃超过90%,且具有良好的高温抗硫中毒性能和相对较小的氨气氧化率。而以TiO_2(C)为载体制备的脱硝催化剂活性温度窗口窄,在350℃时获得的最高脱硝活性仅为73%,且对NH3的氧化作用较强。利用X射线衍射、低温N2吸附-脱附、紫外-可见漫反射光谱、H2程序升温还原和NH3程序升温脱附等对载体和催化剂进行表征。结果表明,活性组分V2O5在载体TiO_2(A)上分散性良好,主要以孤立态钒氧物种形式存在,因此,以TiO_2(A)为载体制备的催化剂比表面积、氧化还原性和表面酸性等性能更优。     

WO_3负载量对V_2O_5/WO_3-TiO_2催化剂脱硝性能的影响

采用V_2O_5/WO_3-TiO_2作为脱硝催化剂,考察活性组分V_2O_5和助剂WO_3负载量对催化剂脱硝活性和抗硫抗水性能的影响。结果表明,3%V_2O_5/x WO_3-TiO_2催化剂(x=3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%)上NOx转化率随着WO_3负载量增加而升高,催化剂反应温度窗口不断拓宽。单独通水蒸汽及同时通SO2和水蒸汽对催化剂的毒害作用均较强,表明H2O和NH3的竞争吸附是催化剂抗硫抗水性能较差的重要原因。SO_2与H_2O和NH_3反应生成亚硫酸铵盐和硫酸铵盐,导致催化剂孔隙堵塞,催化活性降低。     

V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂的制备

采用工业钛白粉作为烟气脱硝催化剂的载体原料,通过添加助剂M对其改性,研制出了一种V2O5-WO3/Ti O2烟气脱硝催化剂,并确定助剂M的最佳量为质量分数10%;同时考察了焙烧温度对该催化剂比表面积及脱硝性能的影响,确定了最佳焙烧温度为500℃;最佳活性组分钒含量为质量分数1.5%,稳定助剂钨含量为质量分数8%的催化剂性能最好。     

MnO_x/WO_3/TiO_2低温选择性催化还原NO_x机理的原位红外研究

浸渍法制备15%MnO_x/5%WO_3/TiO_2低温脱硝催化剂,利用原位傅里叶变换红外(in situ FT-IR)设计包括多种吸附反应以及不同预处理方式的微观暂态试验与微观稳态试验,研究其NH3-SCR脱硝反应机理,并推测反应路径。结果表明,催化剂的NH_3-SCR反应主要以Eley-Rideal机理方式进行,仅在一定温度条件下可以看到Langmuir-Hinshclwood反应路径。催化剂表面Lewis酸位的NH_3吸附是还原剂的主要来源,Br?nsted酸位吸附的NH_4~+随温度上升参与反应的比例略有提高。NH3的吸附活化是整个反应的控制步骤,吸附态NH_3更易与NO_2发生反应,NO与催化剂表面的相互作用明显弱于NO_2。NO会在催化剂表面氧化活性中心形成大量双齿配位型硝酸盐,阻碍NH_3的吸附和活化,O_2存在条件下促进NH_3-SCR反应进行,阻止NO在催化剂表面形成双齿硝酸盐。NO与NH_3在催化剂表面存在吸附竞争,NO的吸附作用强于NH_3,温度达到100℃后吸附的NH_3方可大量活化并与NO_x发生进一步反应。     

去除NO_x的NH_3选择性催化还原技术

正世界上压燃点火和火花点火两种发动机的排放规定都在变得更加严格,因为通过国际立法途径改进燃烧的技术已不再能达到所设定的极限。尤其是在稀薄燃烧的柴油机中,NH3/尿素-选择性催化还原技术(NH3/Urea-SCR)已成功地在商业规模上展现,如今代表着最好的有效降低NOx的方法。在NH3-SCR转化器中,金属促进的沸石催化剂获得出色的去除NOx性能,基于两个主反应的高活性,即(NO+O2+NH3)标     

V_2O_5/TiO_2催化剂中Sb_2O_3掺杂对硫酸氢铵分解行为的影响

在低温SCR过程中,还原性气体NH_3能够与SO_2及H_2O生成硫酸氢铵堵塞催化剂孔道,覆盖活性位点,导致催化活性降低。通过对催化剂进行硫酸氢铵预负载,研究V_2O_5/TiO_2催化剂中Sb_2O_3掺杂对化学相互作用、硫酸氢铵的分解行为以及低温下催化剂抗硫抗水性的影响。结果表明,硫酸氢铵与催化剂之间存在化学相互作用,助剂Sb_2O_3可以提高SO■中S原子的电子云密度,有利于硫酸氢铵中的+6价S原子被还原为SO_2中的+4价S原子。因此,催化剂中的助剂Sb_2O_3可以促进硫酸氢铵中SO_2的释放,同时助剂Sb_2O_3可以降低催化剂表面硫酸氢铵的分解温度,进而促进催化剂表面硫酸氢铵的分解。在V_2O_5/TiO_2催化剂中掺杂助剂Sb_2O_3可以明显提高催化剂的抗硫抗水性能,为实现低温SCR的工业化应用提供了理论基础。     

Y改性对V_2O_5-MoO_3/TiO_2催化剂脱硝性能的影响

为提升V_2O_5-MoO_3/TiO_2催化剂的脱硝性能,扩展催化剂活性温度窗口,对催化剂进行Y改性处理。采用XRD、N2-吸附脱附、H_2-TPR、拉曼光谱、NH3-TPD、XPS等手段对催化剂进行表征。结果表明,添加0. 3%的Y可以增加催化剂上聚合钒物种,提高催化剂V4+/V5+、(V4++V3+)/V5+的摩尔比率,同时,还能增加催化剂上化学吸附氧(Oα)的含量。然而,过量的(0. 6%、0. 9%) Y会导致催化剂还原性能和酸性性能的显著降低,对催化剂的脱硝性能有负面影响。4种催化剂中,VMo Y(0. 3)/Ti催化剂的脱硝活性最佳。     

Ag掺杂V_2O_5/TiO_2催化氧化3-甲基吡啶脱甲基反应

采用浸渍法制备了不同Ag掺杂的Ag-V/TiO_2催化剂,考察其催化部分氧化3-甲基吡啶脱甲基性能。采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、H_2程序升温还原(H_2-TPR)对催化剂进行了表征。结果表明,Ag的掺杂提高了催化剂中表面氧和+4价态的钒物种的含量,加快了催化剂的还原过程,提高了氧化活性,Ag主要以单质的形态存在。3-甲基吡啶氧化反应表明,Ag的掺杂使反应选择性发生变化,主产物由烟酸变成吡啶,当Ag的掺杂量为2%(Ag相对于V_2O_5的摩尔分数)时,甲基的脱除率最好,摩尔产率为80.1%,选择性84.7%,烟酸几乎不产生。该脱甲基氧化反应的过程是V~(4+)/V~(5+)(O_2~-)在攻击侧链的C—H键的同时,Ag在O_2的作用下形成了含有亲电子型氧(O~-和O_2~-)的Agp+O活性物种,攻击侧链和苯环相连的C—C键,共同作用将侧链的甲基以氧化形成CO_x的形式脱除。     

V_2O_5/WO_3-TiO_2催化剂对NO转化率和N_2O生成量的影响

采用V_2O_5/WO_3-Ti O_2作为脱硝催化剂,考察不同厂家载体,活性组分V_2O_5和助剂WO_3负载量对催化剂脱硝活性的影响。结果表明,不同厂家载体对催化剂低温活性影响较大,高温时影响不大;1.5V_2O_5/x WO_3-Ti O_2(x=6%,10%,15%)上NO转化率随着WO_3含量增加而升高,同时N_2O也随着WO_3含量增加而升高。     

分子筛负载V_2 O_5催化剂在NH_3选择还原Nox反应中的性能

以分子筛为载体,采用低温浸渍法制备负载V_2O_5催化剂。采用XRD、FT-IR和SEM等手段对催化剂进行表征,并在固定床微型反应器中对催化剂活性进行评价。结果表明,以PSRY为载体的V_2O_5/PSRY催化剂活性较好,金属助剂Cu(Cu与V物质的量比为0.1)的加入使V_2O_5/PSRY催化剂活性提高,T(85)为231℃。     

NO_x选择性催化还原催化剂的研究进展

从氮氧化物的生成、燃烧过程NO_x生成机理、选择性催化还原技术以及选择性催化还原技术脱硝催化剂研究现状这四方面进行梳理总结,分别评述了各种SCR脱硝催化剂活性组分和载体的优劣,对脱硝催化剂未来的发展进行了展望。     

V_2O_5-MoO_3/TiO_2基催化剂煅烧颜色差异的研究

V_2O_5-MoO_3/TiO_2基催化剂是SCR脱硝系统的重要组成部分。通过实验探究了相同原料在制备催化剂工艺中出现颜色不一现象的原因。结果发现,不同价态钒氧化物的存在会导致煅烧后催化剂颜色的变化,通过在催化剂煅烧过程中增加与O_2的接触,促使高价态钒的生成,能够改善这一问题,使催化剂颜色均一。     

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%。     

活性焦性质对V_2O_5/AC催化剂还原NO_X的影响

考察了活性焦载体制备条件和性质对Ｖ２Ｏ５／ＡＣ催化剂选择催化还原ＮＯ的影响．结果表明,活性焦载体的表面积较大有利于 Ｖ２Ｏ５／ＡＣ催化剂的 ＳＣＲ活性,但活性焦中的炭对 Ｖ２Ｏ５／ＡＣ活性也有重要的影响．ＳＯ２的存在对Ｖ２Ｏ５／ＡＣ催化剂活性有显著的促进作用,但这与活性焦载体的活化条件和性质无关．     

K_2SO_4对V_2O_5/TiO_2脱硝催化剂表面形态的影响

采用XRD和XPS对新鲜的和K2SO4掺杂的V2O5/TiO2脱硝催化剂的表面形态进行了分析。结果表明,K2SO4的掺杂未对V与Ti之间的相互作用造成显著的影响,但是引起催化剂表面V和Ti的浓度降低,V5+在催化剂表面消失。K与钒氧物种上的晶格氧发生了强烈的相互作用。     

V_2O_5-WO_3/TiO_2 SCR催化剂的失活机理及分析

催化剂是SCR烟气脱硝技术的核心,减缓催化剂的失活速率,延长催化剂的寿命对于降低SCR系统的运行成本有着非常重要的意义.描述了国内外文献中涉及的SCR催化剂的失活现象,列举了导致催化剂失活的各项因素,比较了碱金属、碱土金属、As和P及HCl等物质的影响规律及因素,并在此基础上总结了各类文献中提到的中毒机理:碱金属通过减少Bronsted酸性位的数量和削弱Bronsted酸性位的酸性导致催化剂中毒,碱土金属则能够在催化剂表面沉积进而造成孔结构的堵塞,催化剂的砷中毒是由气态的砷的化合物不断聚积,堵塞进入催化剂活性位的通道引起的,而磷对于催化剂的影响体现在其能够减小活性位的数量上.针对特定的失活机理,可以通过优化催化剂的特性来减缓催化剂的失活速率.     

V_2O_5-WO_3/TiO_2脱硝催化剂的制备及抗硫性能

以锐钛矿TiO_2和TiO_2(P25)为载体,采用浸渍法制备V_2O_5-WO_3/TiO_2和V_2O_5-WO_3/TiO_2(P25)催化剂。利用FESEM、EDS、XRD、TGA和激光拉曼对催化剂进行表征。以NH_3为还原剂,考察载体晶型、钒质量分数、SO_2和活性测试时间对SCR催化还原NO的性能影响。结果表明,锐钛矿TiO_2载体制备的催化剂更利于选择性催化还原反应的发生,并且钒质量分数为3%时,锐钛矿TiO_2载体制备的催化剂脱硝性能较好且抗硫性能表现良好。在空速为10 000 h~(-1),反应温度为300℃,存在0.08%SO_2的条件下,催化剂在48 h内也能保持94%的脱硝率。