Mn/Cu-BTC催化剂同时脱硫脱硝实验研究

通过水热合成法制得金属有机骨架材料Cu-BTC,采用浸渍法将金属氧化物（Fe、Mn、Ce、Co、Mo）负载在Cu-BTC上得到复合催化剂（X/Cu-BTC）并用于同时脱除模拟烟气中的SO₂和NO。采用N₂物理吸附（BET）、X射线衍射分析（XRD）、热重分析（TG）以及扫描电镜（SEM）等方法对催化剂进行表征。表征结果显示MnO_x的负载使得催化剂的比表面积、孔体积下降,负载前后催化剂的结构保持不变。同时考察了不同金属氧化物负载Cu-BTC同时脱硫脱硝的效果：Mn/Cu-BTC的脱硝最佳,其次为Ce/Cu-BTC。最后对MnO_x与CeO_x的负载量进行了考察,10% Mn/Cu-BTC与10% Ce/Cu-BTC为最佳负载量。在250℃,空速为10000h^-1时,10% Mn/Cu-BTC的脱硫和脱硝效率分别为100%和88%,10% Ce/Cu-BTC的脱硫和脱硝效率分别为100%和75%,表明Mn/Cu-BTC催化剂对于SO₂和NO具有良好的同时脱除效果。     

锰钛系低温选择性催化还原催化剂的抗SO2和抗H2O性能研究进展

低温选择性催化还原（SCR）脱硝技术具有运行成本低、能耗低和布置方便的优点,催化剂的反应温度低,适合中小型工业锅炉的脱硝技术需求,因此受到越来越多的关注。锰钛系催化剂以其较高的低温脱硝效率成为当前低温SCR催化剂研究领域的热点,然而催化剂易受到SO₂和H₂O的影响,限制了它的工业应用。本文介绍了在含SO₂和H₂O的条件下锰钛系低温SCR催化剂的中毒症状,总结了催化剂的SO₂和H₂O中毒机制,重点阐述了在抗硫方面掺杂过渡金属元素以及载体改性的研究进展,详细介绍了掺杂Ce、Co、Fe和Ho等元素以及催化剂酸改性和复合载体对催化剂抗硫性的影响,同时简要总结了近年来其他方法提高锰钛系低温SCR催化剂抗硫抗水性能的状况,最后归纳了目前此类催化剂抗硫抗水措施的局限并指出今后的重点是进一步提高其抗中毒能力。     

Ba、Co共掺MnOx复合氧化物低温选择性催化还原NO研究

利用柠檬酸络合法制备了一系列Ba、Co掺入MnO_x脱硝催化剂,研究了Ba、Co掺入对MnO_x低温NH₃-SCR性能的影响。测试结果表明：Ba单独掺入时抑制了MnO_x的催化性能,Co单独掺入时促进了MnO_x的催化性能;而当Ba、Co共掺时,催化剂性能出现了最大的提升,其中3BaMnCoO_x表现出了优异的脱硝活性,反应温度高于180℃时其脱硝性能在99%以上,且表现出了良好的抗水硫性能。采用XRD、SEM、NO-TPD、NH₃-TPD、H₂-TPR和NO吸附原位红外等表征手段对催化剂进行了表征。结果表明,Co掺杂后形成了MnCo₂O_4.5固溶体,赋予了催化剂优异的氧化还原性能;Ba掺杂为催化剂提供了新的NO吸附位点,导致了新的活性硝酸盐吸附物种形成,显著促进了催化剂的NO吸附性能。这些特性使得BaMnCoO_x低温脱硝催化剂展现出了优异的脱硝性能。     

选择催化还原(SCR)反应机理研究进展

简述了NH₃和NO在催化剂表面吸附、转化活化和反应历程及H₂O和SO₂对以上反应行为的影响。分析表明,NH₃氧化脱氢进而与NO反应是决定NH₃反应性和最终产物的关键。NO以气态（Eley-Rideal机理）或硝基类物质等吸附态（Langmuir-Hinshelwood机理）形式参与选择催化还原（SCR）反应。提高催化剂酸性和氧化还原循环性能,利于NH₃和NO吸附和转化及相互间反应。高温时,H₂O影响轻微,而SO₂增强催化剂酸性,提高脱硝活性。低温时,H₂O和SO₂抑制NO吸附和转化活化,导致硫铵盐累积和活性位转变为硫酸盐使催化剂失活。因此,提高抗H₂O、抗SO₂性能是低温脱硝催化剂研发的重要方向。而发展在线升温等再生工艺以解决硝酸盐或含硫化合物导致的失活问题,对保障低温脱硝系统长期稳定运行具有重要意义。     

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。     

无定形MnOx/SiO2催化剂的合成及低温催化氧化甲醛机理

甲醛因其污染范围广、持续时间长、危害性大等特性被视为室内有害物质的头号“杀手”。本文采用自组装法于SiO₂表面原位生长MnO_x（MnO_x/SiO₂催化剂）并用于低温催化氧化甲醛的研究,XRD、SEM-EDS、TEM和BET表征显示,MnO_x以无定形态均匀地分布在SiO₂载体表面,同时考察了MnO_x的负载量以及煅烧温度对甲醛催化活性的影响。实验结果表明,优选的质量分数13% MnO_x/SiO₂无定形催化剂具有较大的比表面积（高达164.85m²/g）和丰富的活性位点（Mn³⁺,75.6%）,而较大的比表面积有利于更多的甲醛分子吸附在催化剂表面并进行活化反应。对甲醛进行连续性动态检测,结果显示催化剂在连续催化6h后仍保持80%以上的去除效率,表明无定形催化剂具有良好的低温催化效果。随着温度的升高,催化甲醛过程中间产物（甲酸根）被进一步分解,有利于催化剂的再生使用,当温度达到90℃时,甲醛的去除效果可达90%。     

垃圾焚烧SCR脱硝催化剂的研究进展

选择性催化还原（SCR）作为一种实现氮氧化物超低排放的技术,在垃圾焚烧领域逐渐得到应用。SCR催化剂脱硝效率和使用寿命受到烟气温度、SO₂、H₂O、烟尘等多种因素的影响。经过脱酸和除尘后,垃圾焚烧烟气呈现低温、低酸、低尘、低重金属含量、高含水率的特点,研究发现烟气温度、SO₂、H₂O对催化剂脱硝效率和使用寿命都有较大影响,但SO₂影响最大,同时催化剂本身的催化活性、抗硫性能也是影响脱硝结果的关键因素。     

Mn基脱硝催化剂抗水抗硫改性的模拟与实验研究

为考察ZSM-5分子筛作载体和Ce掺杂对催化剂低温脱硝活性及抗水抗硫性的影响,通过分子动力学模拟和实验研究的手段研究了载体类型、掺杂Ce对催化剂性能的影响。分子动力学模拟发现,ZSM-5分子筛作载体较γ-Al₂O₃明显抑制H₂O在其表面的吸附,在活性组分中添加Ce既抑制H₂O在其表面的吸附,又减轻SO₂对催化剂的毒化作用。实验研究发现,Mn-Fe-Ce/ZSM-5催化剂性能更优,Ce的添加对提高催化剂的低温脱硝活性和抗水抗硫性能具有明显的积极作用,ZSM-5分子筛作为载体也对提高催化剂抗水性能起到重要作用。通过SEM、XRD、BET、TG-DTG等表征手段和BaCl₂鼓泡实验对Mn-Fe-Ce/ZSM-5催化剂抗硫性提高的原因分析发现,添加Ce使催化剂储氧释氧能力提高,将烟气中的SO₂氧化为SO₃并被烟气携带,避免了SO₂与催化剂活性组分的反应,则催化剂表面的活性组分不被破坏,保证了催化剂的催化反应性能。     

燃煤烟气条件下锰铈基催化剂对邻二甲苯催化氧化

燃煤烟气中有机污染物的排放逐渐引起重视。锰铈（MnCe）基催化剂被认为是一种低温高效、低成本的可应用于燃煤烟气污染物脱除的催化剂。本文通过浸渍法制备了MnCe基催化剂,通过物理化学表征和烟气模拟台架实验,研究了MnCe基催化剂配比、反应工况、烟气复杂组分（H₂O、SO₂、NH₃、NO）以及典型污染物脱除过程（Hg⁰和NO催化转化）对催化脱除烟气中邻二甲苯行为的影响和规律。实验结果表明,Mn和Ce摩尔比为6∶4时催化剂脱除邻二甲苯效率良好。反应空速和MnCe负载量在低温下对催化脱除效率影响显著。烟气中H₂O、SO₂、NH₃、NO等组分对催化产生抑制作用,但抑制程度与作用机理具有显著差异。MnCe基催化剂对烟气SCR脱硝与Hg⁰催化氧化皆具有较高效率,且受烟气中邻二甲苯影响较小;但受SCR气氛与Hg⁰抑制,邻二甲苯催化脱除反应效率明显降低。     

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。     

锰基催化剂结构形貌对催化剂抗硫抗水性能影响

锰(Mn)基催化剂在氨选择性催化还原(NH₃-SCR)领域虽具有良好的低温活性,但容易受到二氧化硫和水蒸气的影响。研究发现调整催化剂的结构形貌可以有效提升催化剂的抗硫抗水性能。因此,本文综述了核壳结构、中空结构、三维有序孔道结构和二维层状结构Mn基催化剂在低温NH₃-SCR抗硫抗水领域的研究进展,简要阐述了Mn基催化剂硫水中毒机理,并结合中毒机理与结构特点分析了结构在提升Mn基催化剂抗性方面起到的作用。此外,本文还总结了以上四种结构催化剂的制备方法,并指出结构催化剂未来工业化制备的发展方向。同时,对今后研究工作进行展望,提出深入研究协同中毒机理、模拟优化催化剂配方等建议,为实现Mn基催化剂的高抗性及工业化应用提供了借鉴。     

锰基NH_3-SCR低温脱硝催化剂研究进展

锰基催化剂在低温氨选择性催化还原(NH3-SCR)脱硝反应中表现出良好的催化活性。讨论H_2O和SO_2对锰基催化剂活性的影响,综述通过制备方法改性、添加助剂和优化载体改善锰基催化剂抗H_2O和抗SO_2性能的研究进展,并对锰基低温SCR催化剂的研究方向进行展望。     

低温脱硝催化剂研究进展

在传统选择性催化还原技术（SCR）催化剂的基础上,分别以钒-钛系催化剂、固溶体催化剂和新型MnO _x 催化剂为重点介绍了近些年低温SCR催化剂的研究进展,综述了不同活性组分的复合型催化剂的制备方法、元素掺杂、反应机理和抗性等,并通过分析不同复合型催化剂的表征总结了催化剂的性能状况以及低温脱硝效率,着重阐述了新型MnO _x 催化剂所具有的优异脱硝特性,认为通过改性提高新型MnO _x 的抗水抗硫性将会成为该领域未来的发展方向和研究热点,最后介绍了不同负载体对新型MnO _x 催化剂的催化效率的影响规律,发现二氧化钛负载体具有良好的抗水性,三氧化二铝负载体能显著增强催化活性,二氧化铈负载体的热稳定性较好。     

Recent progress on elimination of NOx from flue gas via SCR technology under ultra-low temperatures (< 150℃)

Selective catalytic reduction of NO with NH₃ (NH₃-SCR) is a well-established technology for eliminating NO_x from stationary source. Over the past decades, great progress has been achieved in China in developing practical SCR catalysts that can work well in power plant and other fields like coking industry at low and medium temperature range (180 — 420℃). However, the extension of SCR technology to ultra-low temperatures (e.g., < 150℃), which can meet the requirement of flue gas treatment from diverse non-electricity fields like cement kiln and industrial boiler, is still a big challenge. Ultra-low temperature SCR denitrification is usually located after the “dust removal-desulfurization” process. It has the advantages of simple flue gas composition, low energy consumption, and low transformation cost, which has attracted wide attention from researchers. In this mini-review, we first give a brief introduction on the current status of flue gas control from different industrial fields. Then, the catalyst systems (MnO_x, VO_x, CrO_x, activated carbon) that can provide good deNO_x performance under 150℃ are summarized, and the resistance property to H₂O, SO₂, alkali metals and ammonium nitrate species is emphasized. As well, the recent progress over pilot experiments for industrial application is introduced. Lastly, the prospect of ultra-low temperature SCR denitrification is discussed.     

超低温（< 150℃）SCR脱硝技术研究进展

以氨为还原剂的选择性催化还原（SCR）技术是工业脱硝的主流技术。我国已形成在180~420℃（包含低温和中高温）范围内具有良好应用效果的SCR技术及其催化剂体系,但超低温段（< 150℃）仍有待突破。超低温SCR脱硝通常位于“除尘-脱硫”工艺之后,具有烟气组成简单、能耗少、改造成本低等优点,吸引了研究人员的广泛关注。在简要分析不同行业烟气排放特征及治理现状的基础上,总结了150℃以下具有良好SCR活性的催化剂体系（锰基、钒基、铬基和活性炭基）,重点对催化剂的抗水、硫、碱金属和硝铵中毒性能进行了探讨,并介绍了该领域最近的一些中试/侧线试验研究进展情况,最后对这一技术的未来发展方向进行了展望。     

低温氨-选择性催化还原氮氧化催化剂的研究进展

氮氧化物(NOx)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NOx的主要来源,氨-选择性催化还原(NH₃-SCR)技术可对其排放进行有效控制。V₂O₅-WO₃(MoO₃)/TiO₂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NH₃-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N₂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。     

氧化锰电催化析氧反应及其电极界面特性

析氧半反应是速控步骤。氧化锰（MnO_x）具有多价态,可形成多个子步骤降低活化能。二氧化钛（TiO₂）是抗氧化性半导体。考察两种氧化锰催化剂析氧性能,即滑动弧等离子体合成MnO_x（pM）和商业化（cM）,与商业化TiO₂ （cT）比较。通过理想极化电极系统（IPE）解析,表达电极界面特性,揭示三相界面与活性的关联。结果表明：对两种MnO_x 催化剂,pM比cM性能更优。碱性环境中,前者起始电位低180 mV,Tafel斜率近半。酸性中,均表现阶跃式极化,析氧性能相近。cM比cT催化剂析氧性能更优,起始电位低420 mV。溶液电阻R_s与活性变化趋势一致。对相同催化剂,考察I/C、担量、单双层结构,电容压降占比f_Cd与活性一致。对不同催化剂,考察cM, cT或pM, cM,f_Cd与活性不一致,这与多价态锰参与非法拉第过程有关。     

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。