低温NH3-SCR反应中催化剂形貌效应的研究进展

NH3选择性催化还原(NH3-SCR)是消除氮氧化物最主要的技术,相比于高温NH3-SCR催化剂,低温NH3-SCR催化剂由于其更广泛的应用范围,是目前该领域研究的重点.首先简单介绍低温NH3-SCR脱硝技术应用背景,并指出目前存在的主要问题.然后分别从催化剂的孔结构、暴露晶面和特殊结构(核-壳、空心结构等)三个方面,...     

稀土铈盐Ce(SO4)2·4H2O/NH2SO3H催化合成柠檬酸三丁酯

研究了柠檬酸与正丁醇在Ce(SO4)2·4H2O/NH2SO3H复配催化剂催化作用下制备柠檬酸三丁酯的工艺条件。实验结果表明Ce(SO4)2·4H2O/NH2SO3H催化合成柠檬酸三丁酯的最佳反应条件为:醇酸摩尔比为4.0∶1,催化剂用量为1.5%(以柠檬酸质量计),m[Ce(SO4)2·4H2O]∶m(NH2SO3H)=2∶1,反应温度为150℃,反应时间为7h,酯化率>98.5%,精制后产品纯度>99.5%。     

新型CuSO4-CeO2/TS催化剂低温NH3还原NO及抗中毒性能

采用共沉淀法制备了载体TiO2-SiO2(TS),用浸渍法制备了CuSO4-CeO2/TS催化剂,研究了制备参数和操作条件对其低温NH3选择性催化还原NO性能的影响及其抗H2O和SO2中毒的能力. 结果表明,在最佳条件下制得的CuSO4-CeO2/TS,在反应温度220℃、NH3/NO摩尔比为1.1、进口NO浓度1000′10-6(j)、空速5000 h-1及O2 4%(j)条件下,NO转化率接近98%. 本催化剂低温下具有良好的单独抗水、硫的能力,且在长达33 h同时抗H2O和SO2的过程中,其活性保持在约95%的高水平,没有中毒迹象,在综合性能上优于目前文献报道的其他SCR催化剂.     

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.     

Mn-Co-Fe/TiO_2催化剂的制备及其低温脱硝性能的研究

采用共沉淀法制备了Mn-Co-Fe/TiO_2低温SCR催化剂,考察了锰前驱体种类、负载量、活性组分配比、焙烧温度等因素对催化剂低温脱硝性能的影响,并探讨了H2O,SO2对Mn-Co-Fe/TiO_2活性的影响,通过XRD、BET等手段对催化剂进行表征。结果表明:以硝酸锰为锰的前驱体、负载量(质量分数)为20%,n(Mn)∶n(Co)∶n(Fe)=4∶1∶0.7,焙烧温度为500℃的条件下,NO转化率达到97%以上。Mn-Co-Fe/TiO_2催化剂具有较大的比表面积,载体以锐钛型TiO_2晶型存在,活性组分保持无定形的结构,表现出良好的低温脱硝活性。Mn-Co-Fe/TiO_2在反应温度为160℃时,H2O的存在对催化剂的脱硝活性几乎没有影响;通入H2O、SO2后的120 min内,活性仅下降4%;单独通入SO2后,催化剂中毒程度较深。该催化剂有望应用于基本不含SO2的烟气低温脱硝以及不含SO2的硝酸尾气等NOX工业废气的低温净化。     

表面磷酸化CeO2选择性还原NO及其碱金属耐受性

以Ce(NO3)3·6H2O和(NH4)3PO4·3H2O为原料，采用浸渍法制备了磷酸化CeO2催化剂，并考察了磷酸化CeO2催化剂以NH3为还原剂选择性催化还原NO（NH3-SCR）的脱硝性能。运用XRD、N2吸脱附、XPS、NH3-TPD、原位红外对催化剂的理化性质进行表征。结果表明，磷酸化CeO2催化剂在250~500℃范围内NO的转化率达到了90%以上，且在碱金属和碱土金属中毒后，磷酸化CeO2催化剂在300~400℃范围内NO的转化率仍保持在80%以上。磷酸化CeO2催化性能的增强可归因于酸位点数量的增加，尤其是布朗斯台德酸位点数量的增加，同时提高Ce物种的还原性并产生更多的化学吸附氧。当碱金属沉积在催化剂上时，碱金属将被诱导迁移到磷酸化CeO2的表面与Ce—O—P碱捕获位点结合，从而阻止碱金属攻击Ce活性位点。     

用于控制CO2氨法捕获过程中NH3逸出的选择性催化氧化（SCO）催化剂

利用NH3选择性催化氧化(NH3-SCO)方法控制电站CO2氨法捕获过程中的NH3逸出具有良好的应用前景,但用于该方法的催化剂应该具有高低温活性、高N2选择性高、长耐久性和低成本等特性。为推进NH3-SCO技术的实用化进程,本文在文献研究的基础上,总结了几种NH3-SCO催化剂的组成、不同催化剂和不同运行条件下NH3-SCO的特性和机理以及能提升催化效果的助剂,以期为探索合适的新型催化剂和新型反应器结构提供参考。文献研究表明,Ag/Al2O3是一种具有良好低温活性的NH3-SCO催化剂,但需具备Fe-ZSM-5所具有的高N2选择性,同时,还可以考虑利用一些物质如Ce可以用来进一步提升Ag/Al2O3的低温活性。     

298 K时三元体系MeSO4-(NH4)2SO4-H2O的相平衡

用等温溶解平衡法研究了298 K时MeSO4-(NH4)2SO4-H2O三元体系的溶解度,并绘制了平衡相图. 结果表明,在MnSO4-(NH4)2SO4-H2O体系中,有MnSO4×H2O, (NH4)2Mn(SO4)2×6H2O和(NH4)2SO4 3条饱和曲线,组成为MnSO4×H2O和(NH4)2Mn(SO4)2×6H2O及(NH4)2Mn(SO4)2×6H2O和(NH4)2SO4的2个共饱和点,以及平衡固相为(NH4)2SO4, (NH4)2Mn(SO4)2×6H2O和MnSO4×H2O的3个纯盐结晶区. 在ZnSO4-(NH4)2SO4-H2O体系中,有(NH4)2Zn(SO4)2×6H2O, ZnSO4×7H2O与(NH4)2SO4 3条饱和曲线,组成为(NH4)2Zn(SO4)2×6H2O和ZnSO4×7H2O及(NH4)2SO4和(NH4)2Zn(SO4)2×6H2O的2个共饱和点,以及平衡固相为(NH4)2Zn(SO4)2×6H2O, ZnSO4×7H2O和(NH4)2SO4的3个纯盐结晶区. 在(NH4)2SO4-FeSO4-H2O体系中,有(NH4)2Fe(SO4)2×6H2O, FeSO4×7H2O和(NH4)2SO4的3条饱和曲线,组成为(NH4)2Fe(SO4)2×6H2O和FeSO4×7H2O及(NH4)2Fe(SO4)2×6H2O和(NH4)2SO4的2个共饱和点,以及平衡固相为(NH4)2Fe(SO4)2×6H2O, FeSO4×7H2O和(NH4)2SO4的3个纯盐结晶区. 研究结果既为含Fe2+, Mn2+和Zn2+溶液的复盐沉淀深度净化提供了理论指导,同时也为四元体系的研究奠定了基础.     

碳基催化剂上低温NH_3选择性催化还原NO的研究进展

综述了碳基载体(活性炭、碳纳米管、活性炭纤维、蜂窝状活性炭)担载不同金属氧化物(V2O5、Mn Ox、Ce O2、Cu O、Fe2O3)所制催化剂在低温下的NH3选择性催化还原(SCR)NOx性能,并总结了SO2和/或H2O对脱硝性能的影响机理,为进一步低温SCR催化剂的应用和开发提供参考。     

微波热解制备γ-Fe2O3催化剂及其SCR脱硝性能

以 FeSO4·7H2O[Fe(NO3)3·9H2O]为铁源,采用新型微波热解法制备γ-Fe2O3[α-Fe2O3]催化剂样品,通过XRD、N2等温吸附-脱附、压汞法等实验手段对催化剂样品晶相、微观孔结构等进行表征;考察两种催化剂样品的 NH3-SCR 脱硝性能,通过归一化处理得到两种催化剂在不同温度下的本征脱硝反应速率,同时对比研究了γ-Fe2O3与钒系催化剂的脱硝活性;研究氨氮比、氧浓度等运行参数对γ-Fe2O3催化剂NH3-SCR脱硝性能的影响规律,并对其抗硫抗水性能进行考察。结果表明：采用新型微波热解法可得到纯度较高的γ-Fe2O3催化剂,其介孔分布合理且大孔数量丰富;同时γ-Fe2O3催化剂表现出优于α-Fe2O3催化剂的脱硝性能,400℃时最大 NOx转化率达到96%,300、325、350℃下单位面积脱硝速率达到α-Fe2O3催化剂的3倍左右;γ-Fe2O3催化剂具备优良的抗硫抗水性能,其最佳氨氮比为1、最佳氧体积分数为3.5%。     

固体超强酸SO42-/Fe2O3催化法合成乙酸异戊酯

用(NH4)2SO4·Fe2(SO4)3·24H2O直接焙烧的方法制备了固体超强酸催化剂SO2-4/Fe2O3,并催化合成了乙酸异戊酯,考察了固体酸催化剂的最佳合成条件.实验表明最佳焙烧温度为550℃,最佳焙烧时间为4h.当催化剂用量为2g,乙酸、异戊醇物质的量的比为2.61,回流时间2h时,乙酸转化率为76.6%.     

KBrH2O2催化顺酐异构化合成富马酸

以KBr-H2O2为催化剂,在H2SO4存在下,顺酐异构化为富马酸.反应的最优条件为顺酐15g,水30mL,H2SO4(8%)1mL,KBr0.1g,H2O20.3mL,回流反应60min,产率达93%以上.     

过渡金属/分子筛催化剂上选择性催化还原氮氧化物的研究进展

综述了近十年来过渡金属/分子筛催化剂上氨和碳氢化合物选择性催化还原NOx方面的研究进展。在NH3-SCR体系,着重介绍了铜基和铁基分子筛催化剂的研究状况,探讨了分子筛催化剂在该体系中的失活原因;在HC-SCR体系,总结了不同过渡金属、分子筛类型、还原剂、H2O和SO2等对催化剂活性的影响,探讨了目前比较公认的碳氢化合物选择性催化还原NOx的反应机理。最后展望了分子筛催化剂在选择性催化还原NOx领域今后的研究方向。     

Mn-Mg-O_x催化剂低温NH_3选择性催化还原NO的性能的研究

采用低温固相法制备了系列Mn-Mg-Ox催化剂,考察了催化剂的低温NH3选择性催化还原(NH3-SCR)NO的性能。结果表明,当Mn/Mg摩尔比为1,氨氮体积比为1,空速为30 000 h-1时,催化剂表现出优异的低温催化活性和抗硫性。在100~175℃温度范围内,无硫时,NO催化转化率能保持在99%以上;加入100μg/g SO2后,催化剂脱硝性能变化不大,仍可维持在95%以上。     

砷对商业V2O5-WO3/TiO2催化剂脱硝性能的影响

以某燃煤电厂钒钛基选择性催化还原(SCR)脱硝催化剂为研究对象,在实验室条件下模拟了该催化剂的As中毒,考察了不同浓度的As对催化剂活性的影响,结合H2-TPR、XPS、NH3吸附FT-IR实验分析As对催化剂性能的影响。结果表明催化剂As中毒后,其活性下降,并且As浓度越大,活性下降越明显;催化剂表面的W和Ti的化学形态不受As的影响,而V物种出现多样化;As对催化剂表面的酸性位有一定的影响,使其吸附NH3的Bronsted酸位减少,而对其酸强度和催化反应途径的影响并不显著。     

复合固体超强酸SO42-/Fe2O3/Al2O3/ZnO的制备及其催化性能的研究

利用共沉淀法由Fe(NO3)3、Al(NO3)3、Zn(Ac)2和H2SO4制备了SO42-/Fe2O3/Al2O3/ZnO催化剂,并用于催化合成苯甲醛丙二醇缩醛,研究了醛醇摩尔比、催化剂用量、反应时间等因素对产品收率的影响。结果表明,在n(苯甲醛)∶n(丙二醇)=1∶1.2,催化剂用量为反应物总质量的1%,反应时间50 min的最佳条件下,苯甲醛丙二醇缩醛的收率可达97.6%。     

Fe2O3/AC催化剂的低温选择性催化还原脱硝性能

以活性焦(AC)为载体、Fe2O3为活性组分,采用等体积浸渍法制备Fe2O3/AC催化剂,研究了Fe含量对Fe2O3/AC催化剂低温脱硝性能的影响. 结果表明,当Fe负载量为6wt%时能获得比其它负载量更佳的NOx转化率,尤其在240℃时NOx转化率达93.9%,当分别有120?10?6(vol) SO2和3.5vol H2O存在时,脱硝率分别稳定在约86%和74%;催化剂孔径≤4 nm,随Fe负载量增加,孔径呈增大趋势;催化剂较稳定;Fe主要以γ-Fe2O3分散在催化剂表面,负载适量Fe2O3使表面吸附氧Oβ和Fe3+增多,为催化剂提供更多活性位,提高了Fe2O3/AC催化剂的低温选择性催化还原脱硝活性.     

载体焙烧温度对Ni/SiO2-Al2O3催化剂稳定性的影响

为了获得高水热稳定的负载Ni催化剂,延长催化剂在含水液相体系中的使用寿命,以不同温度焙烧的Si O2-Al2O3为载体,采用浸渍法制备Ni/Si O2-Al2O3催化剂,通过吡啶-原位傅立叶变换红外光谱、X射线衍射、NH3-程序升温脱附和H2-程序升温还原等方法进行表征,以水相1,4-丁炔二醇加氢为探针反应,研究载体焙烧温度对Ni/Si O2-Al2O3催化剂催化加氢性能及含水体系中稳定性的影响。结果表明,在(400~800)℃,随着载体焙烧温度升高,活性组分Ni存在状态及催化剂加氢活性变化较小,但催化剂的水热稳定性下降,造成这一现象的原因是随着载体焙烧温度升高,载体表面Si O2聚集,暴露的Al3+增加,载体水合程度增大。载体焙烧温度400℃时,Ni/Si O2-Al2O3催化剂表现出最佳的水热稳定性。     

立方相纳米氧化锆基催化剂脱硝机理研究

以纳米c-ZrO2为载体,用浸渍法制备出MnOx-CeO2/c-ZrO2催化剂,考察了组分负载量、反应温度对催化剂NH3-SCR脱硝活性影响,探讨了催化剂表面织构特征,分析了催化剂脱硝活性机理.结果显示,增加活性组分负载量和反应温度,催化剂脱硝效率增加,100℃时,2.5％ MnOx-CeO2/c-ZrO2脱硝效率为65.3％,15％ MnOx-CeO2/c-ZrO2脱硝效率达97.9％.XRD、BET、XPS、H2-TPR表征结果表明,负载后催化剂表面织构对脱硝反应有利.NH3-TPD测试显示,MnOx-CeO2/c-ZrO2催化剂表面Lewis酸位为强酸性位,NH3吸附在Lewis酸性位形成配位态NH3,经生成NH2 NO最后分解为N2和H2O.     

Mn-Fe-Ce/TiO2低温脱硝催化剂的制备条件优化及其表征

采用浸渍法、共沉淀法、溶胶-凝胶法制备了Mn-Fe-Ce/TiO2低温SCR催化剂,考察了制备方法对催化剂脱硝效果的影响,对制备条件进行优化,通过X线衍射仪(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对催化剂进行表征,并考察了SO2浓度对催化剂脱硝性能的影响。结果表明,通过溶胶-凝胶法制备的Mn-Fe-Ce/TiO2催化剂负载量为30%,n(Mn)∶n(Fe)∶n(Ce)=4∶1∶0.1,500℃焙烧时脱硝性能最佳,达95%以上,催化剂的载体主要以锐钛矿型TiO2晶型存在,FeOx、CeOx保持无定形的结构,通入烟气中SO2的浓度≤70 mg/m3时,中毒的催化剂在停止通入SO2后其部分活性可以自行恢复,浓度>70 mg/m3过程中中毒的催化剂均为永久性失活。