亚微米级分子筛在NH3-SCR领域的应用

微孔分子筛SSZ-13与SAPO-34由于其较小的开孔尺寸,抗积碳能力强,并且在负载铜离子后,可以表现出优异的NH3-SCR(氨选择性催化还原)催化活性。为了满足越来越低的氮氧化物的排放限值。本文合成了亚微米级的铜基SSZ-13与SAPO-34催化剂,并利用XRD与SEM表征了催化剂的结构和形貌,进一步比较了自制与商业催化剂的催化活性差异,发现亚微米级的自制催化剂比相应的商业催化剂有着更好的NH3-SCR活性。     

制备方法对Fe-Mn-Ox催化剂的NH3-SCR反应性能影响

NO_x是目前主要大气环境污染物之一,去除NO_x是大气净化领域研究的热点,其中Fe-Mn-O_x催化剂去除NO_x的效率较高。对Fe-Mn-O_x催化剂进行了一系列研究,采用共沉淀(CP)、水热(HT)、溶胶-凝胶(SG)方法分别制备了该催化剂,对这3种催化剂的NH_3-选择性催化还原(SCR)性能进行了探究。制备方法对催化剂的活性产生较多影响,影响因素有Mn和Fe物种的存在状态、催化剂的可还原性、催化剂的孔容、催化剂的平均孔径、催化剂的表面酸性等。结果证明,水热法制备的Fe-Mn-O_x催化剂催化活性最佳。     

NH3-SCR脱硝催化剂研究进展

综述了NH3-SCR脱硝催化反应机理及近年来文献报道的脱硝催化剂体系(V、Mn、Ce基等过渡金属氧化物和复合氧化物催化剂,Fe、Cu离子交换型分子筛催化剂),并对各种催化剂的优势和不足进行分析评述.虽然目前催化剂体系众多,但催化剂宽裕的高活性操作温窗、高温水热稳定性和耐毒性仍有待提高.最后指出,开发新型催化剂、改善催化...     

含铈催化剂NH3-SCR反应机理研究进展

从Ce用为助剂、活性组分、载体三方面,对含铈催化剂NH3-SCR脱硝反应机理进行了综述,并深入探讨含铈催化剂的反应机理,对该领域的进一步发展进行了展望。     

Fe改性Cu-SSZ-13的方法对催化剂NH3-SCR脱硝性能的影响

为了解决柴油车尾气中的NO_x污染环境的问题,分别用离子交换法（IE）、湿浸渍法（IWI）和固态离子交换法（SSIE）制备了3种Fe/Cu-SSZ-13分子筛催化剂,考察了其对NH₃选择性催化还原NO（NH₃-SCR）的催化性能,并运用XRD、BET、FTIR、UV-Vis DRS,H₂-TPR等方法对催化剂进行了表征。结果表明,经Fe改性Cu-SSZ-13后,催化剂有很好的抗高空速性能、较宽的温度窗口、很好的水热稳定性和更好的高温还原能力。制备方法对Fe/Cu-SSZ-13的脱硝活性影响不同,在150～400℃温度范围时,3种催化剂的SCR活性顺序为：Fe（5.5%）-IE >Fe（5.4%）-SSIE >Fe（5.5%）-IWI;然而高于400℃时,SCR活性顺序为：Fe（5.5%）-IE >Fe（5.5%）-IWI >Fe（5.4%）-SSIE。表征结果显示,3种方法制备的催化剂进行比较,离子交换法制备的Fe含量为5.5%的催化剂表现出最好的水热稳定性、最大的比表面积以及最好的催化活性,其在175～500℃内NO的转化率达到90%以上,因此Fe（5.5%）-IE是首选的NH₃-SCR催化剂。     

基于NH3-SCR反应铜基小孔分子筛催化剂Na中毒对比研究

以浸渍法模拟碱金属中毒NH₃-SCR催化剂过程,制备不同Na含量（质量分数）的铜基小孔分子筛Cu/SSZ-13和Cu/SAPO-34,对比研究了二者的碱金属中毒机理。结果表明,外引Na离子均可严重影响两种催化剂的NH₃-SCR催化活性,造成催化剂的晶相结构坍塌,酸性量减少,活性物种减少。不同的是,Na引入量较低（<1.82%）时,Cu/SAPO-34比Cu/SSZ-13具有更强的Na离子耐受性,而当Na含量高于3.48%时,Cu/SAPO-34几乎完全丧失NH₃-SCR催化活性。通过催化剂的结构表征（BET、XRD和SEM）和酸性位表征（DRIFTS、NH₃-TPD和H₂-TPR）,研究表明随着Na中毒程度的加深,Cu/SSZ-13的结构破坏是渐变式的,而Cu/SAPO-34的结构破坏是突变式的;Na中毒的机理研究表明,酸性位的减少是Cu/SSZ-13的SCR活性下降的主导原因,结构坍塌是Cu/SAPO-34的SCR活性下降的主导原因。     

锰基低温NH3-SCR催化剂脱硝及抗硫性能研究进展

催化剂是SCR脱硝的核心技术,在SCR脱硝系统中,经除尘和脱硫后烟气温度通常低于200℃,因此开发低温脱硝催化剂为研究重点。本文分别综述了非负载型和负载型锰基低温脱硝催化剂,其中主要探讨了TiO_2、活性炭、炭纳米管、 CeO_2为载体的负载型锰基低温脱硝催化剂。分析了SO_2中毒过程以及抗中毒的催化剂。并对锰基低温脱硝催化剂进一步研究方向进行了展望。     

白云石质凹凸棒土负载Fe的NH3-SCR脱硝性能研究

以白云石质凹凸棒土(DPC)作为低温选择性催化还原(SCR)脱硝催化剂载体,采用浸渍法在Fe基脱硝催化剂进行脱硝活性测试,并利用BET、XRD、XPS等手段对典型样品进行表征分析。研究结果表明:在负载Fe后催化剂中高温段脱硝活性有了较大的提升,Fe的最佳负载量为10%,300℃以上脱硝效率都达到92%以上;分析表明,负载Fe后,白云石等结构得到破坏,并使得催化剂中各组分高度分散,催化剂中Fe3+和Fe2+共同存在,极大提高催化剂高温的脱硝活性。     

燃煤烟气低温NH3-SCR脱硝工艺中试

国内对于低温脱硝催化剂的研究主要集中在实验室的小试规模,对无钒低温NH₃-SCR蜂窝催化剂在燃煤烟气条件下的脱硝活性和中毒机理研究较少,无法完全反映出催化剂在真实烟气条件下的运行状况。本文采用自行设计的低温NH₃-SCR装置在石河子市某热电厂进行了中试研究,得到了该催化剂在实际烟气条件下的最佳工艺条件,并深入分析了实际烟气中复杂成分对低温脱硝催化剂的影响机理。研究结果表明：SO₂浓度低于35mg/m³、空速约为4200h^-1、烟气温度约为100℃、氨氮比约为1.2时催化剂的脱硝效率最佳;高浓度的SO₂会促进硫酸盐类的形成和催化剂活性组分的硫酸化,是催化剂活性降低的主要原因。环境友好型低温脱硝催化剂表现出优异的低温脱硝性能和抗硫性能;脱硝工艺改造方便;具有广阔的工业应用前景。     

焙烧程序对一步合成Cu-SSZ-13催化剂NH3-SCR性能的影响

焙烧程序影响一步合成法制备Cu-SSZ-13催化剂中Cu物种的种类及分布,是影响催化剂在NH₃选择性催化还原（NH₃-SCR）氮氧化物反应中催化性能的重要因素。为研究焙烧程序对该方法制备Cu-SSZ-13催化剂性能的影响,采用不同的焙烧温度及升温速率制备Cu-SSZ-13催化剂,并考察各催化剂的催化活性、水热稳定性及活性物种形态。结果表明焙烧温度不改变催化剂的晶型结构,但影响催化剂的活性物种形态及稳定性。当焙烧温度为600℃时,催化剂中Cu物种全部为孤立的Cu²⁺,并具有极高的稳定性,催化剂具有最佳的活性及水热稳定性。固定焙烧温度为600℃,随升温速率的提高,催化剂活性及水热稳定性表现出下降趋势,考虑经济成本,最佳的升温速率应为1℃/min。因此,以1℃/min的升温速率升至600℃焙烧6h是一步合成法制备Cu-SSZ-13催化剂的最佳焙烧程序,所得催化剂具备优异的NH₃-SCR活性和水热稳定性。     

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。     

碱金属化合物对V2O5/AC催化剂低温脱硝的影响

研究了碱金属化合物(K₂SO₄)对活性炭(AC)担载五氧化二钒(V₂O₅)组成的V₂O₅/AC催化剂的低温脱硝活性的影响。发现在V₂O₅/AC催化剂表面负载碱金属化合物(K₂SO₄)后其脱硝活性大大降低。用等体积浸渍法制备了V₂O₅/AC催化剂和K_x-V₂/AC(x=0.5,1,2)催化剂。采用5种模型对动力学实验数据进行关联。结果显示,无论V₂O₅/AC催化剂是否负载K₂SO₄,Eley-Rideal模型均比其他模型可更好地描述SCR脱硝反应,碱金属化合物(K₂SO₄)的存在提高了反应活化能,但并不改变反应机理。     

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。     

改性催化剂织构强化低温NH3-SCR脱硝性能的研究进展

采用选择催化还原技术（SCR）有效脱除NO_x的关键在于高效催化剂,而催化剂脱硝性能主要取决于催化剂的物理化学性质,催化剂织构特性的差异对于催化剂低温活性及抗中毒性能具有重要的影响。本文综述了近年来通过改性催化剂织构强化催化剂脱硝性能的研究进展,重点阐述了通过拓展催化剂载体比表面积及提高活性物质的表面分散性等织构改性来优化催化剂微观形态,由此提高催化剂低温脱硝性能;同时介绍了改性催化剂织构的常用方法;并总结了近年来国内外学者对特殊结构催化剂的研究,众多文献表明催化剂的特殊结构和形态可以显著改善催化剂的酸性和活性位性质,提高催化剂的脱硝性能和抗中毒性能。在此基础上展望了未来催化剂织构改性的研究方向;寻求更合适的物理化学方法应用到催化剂织构改性、进一步采用仿真模拟技术用于催化剂研究以及继续开发研究特殊结构催化剂并应用到工程实践中。     

An environmentally friendly FeTiSOx catalyst with a broad operation-temperature window for the NH3-SCR of NOx

A novel FeTiSO_x catalyst prepared by a simple hydrolysis coprecipitation method was used for the selective catalytic reduction (SCR) of NO_x with NH₃, which exhibited high catalytic activity (NO_x conversion of >97% and N₂ selectivity of >95%) and tolerance for both H₂O and SO₂ at a broad temperature window of ~325–475°C. The characterization results showed that the formation of Fe–O–Ti and Fe–O–S species could significantly enhance the acidic sites of the catalyst, which play an important role in NH₃ absorption and their catalytic activity. The Fe³⁺ ions in the bulk anatase TiO₂ could significantly enhance the redox properties for the SCR reaction and suppress the side reaction of NH₃ oxidation to NO or N₂O. In addition, the reaction mechanism was discussed based on in situ diffuse reflectance infrared Fourier transform spectroscopy measurements and kinetic investigation, indicating that the reaction was dominated by the Eley–Rideal mechanism over the FeTiSO_x catalyst.     

NH3-SCR工艺中硫酸铵盐的生成与分解机理研究进展

以氨为还原剂的选择性催化还原（NH₃-SCR）脱硝法具有脱硝效率高、选择性好和技术完善等优点,是目前应用最广泛的燃煤电厂等行业的烟气脱硝技术。然而,烟气中的SO₂流经SCR催化剂时,在V₂O₅的催化作用下部分氧化为SO₃,随后与NH₃和水蒸气反应生成硫酸氢铵和硫酸铵。当烟气温度低于硫酸铵盐的凝结温度时,会沉积在催化剂、空预器及其附属设备上,引发诸多严重的问题。本文首先介绍了硫酸铵盐的形成机理,随后从反应物浓度和反应温度等角度概括了影响硫酸铵盐生成的因素,分析了硫酸铵盐的沉积及其所带来的危害。然后介绍了硫酸铵盐的分解机理,重点分析了催化剂与硫酸氢铵之间的相互作用,指出了这种相互作用对硫酸氢铵分解的影响,由此提出了控制硫酸铵盐生成的措施。最后指出,系统研究NH₃-SCR工艺中硫酸铵盐的生成与分解机理将为催化剂的失活与再生、低温SCR催化剂的开发和燃煤机组等相关设备的设计和运行优化等提供理论依据。     

掺杂元素对Mn基催化剂SCR性能及抗硫性能的影响

采用溶胶凝胶法制备M-Mn/TiO₂催化剂,M=Fe、Ce、Ni、Sm、Cu,考察掺杂元素对催化剂SCR性能和抗硫性能的影响,并采用XRD、H₂-TPR表征手段考察掺杂组分对催化剂性质的影响。结果表明,掺杂金属元素后,催化剂的晶粒尺寸和还原性能发生变化,表现为Fe、Ni的掺杂明显降低催化剂粒径尺寸而Ce、Sm、Cu的掺杂增加了粒径尺寸;Cu和Ni的掺杂有利于提高催化剂的还原性能。SCR实验结果表明,Cu、Sm的掺杂在整个反应温度区间内都会抑制催化剂脱硝活性,而Fe、Ni、Ce的掺杂主要抑制低温活性,在高温阶段则会促进反应的进行。掺杂金属元素后催化剂T₈₀活性窗口顺序为：Fe-Mn/TiO₂＞Ni-Mn/TiO₂＞Ce-Mn/TiO₂≈Mn/TiO₂＞Sm-Mn/TiO₂＞Cu-Mn/TiO₂。Sm-Mn/TiO₂和Ce-Mn/TiO₂能保持与Mn/TiO₂基本相似的抗硫性能,但掺杂Fe、Cu、Ni会导致催化剂在较短时间内因硫中毒失活,尤其是Fe-Mn/TiO₂催化剂的活性中心受SO₂硫酸盐化影响最大,但是水洗再生之后其活性基本恢复,且Fe-Mn/TiO₂和Ni-Mn/TiO₂催化剂的抗硫中毒性能在水洗后得到提高。