徐宝强
,
徐海迪
,
林涛
,
曹毅
,
兰丽
,
李元山
,
冯锡
,
龚茂初
,
陈耀强
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(15)61102-0
CeTiOx具有高的 NH3选择性催化还原(NH3-SCR)活性和 N2选择性,被认为是具有应用前景的催化剂.但是, CeTiOx不抗碱金属中毒,在含有大量 K离子的生物质柴油的燃烧装置中中毒尤为严重,因而限制了 CeTiOx催化剂在生物质燃料装置上的进一步应用.本文通过在 CeTiOx催化剂中掺杂 Zr元素来提升其抗 K+中毒的能力.采用共沉淀法制备了 CeTiOx (CT)和 CeZrTiOx (ZCT)两种 NH3-SCR催化剂.将不同含量的硝酸钾(K+/Ce =0.1,0.2)负载在催化剂表面,焙烧处理后得到 K+中毒的催化剂(K0.1-CT, K0.2-CT, K0.1-ZCT和 K0.2-ZCT).通过测定各催化剂的催化活性来研究 Zr的添加对 CT催化剂抗 K+中毒能力的影响. NH3-SCR活性数据表明, CT和 ZCT催化剂都达到了接近100%的 NOx转化率,且两种新鲜催化剂的催化性能基本无差别.浸渍不同含量的 K+之后, ZCT催化剂明显优于 CT催化剂： K0.1-CT和 K0.1-ZCT上的 NOx转化率分别为90%和62%；而 K0.2-CT和 K0.2-ZCT上分别为48%和13%.可见,随 K+添加, ZCT催化剂活性降低更缓慢,表明 Zr的添加提高了 CT催化剂抗 K+中毒能力. BET数据显示,在新鲜催化剂中, Zr的添加增加了催化剂比表面积和孔体积； K+中毒之后, ZCT仍然表现出比 CT更好的织构性能. X射线衍射和拉曼光谱结果显示,随着 K+负载量的增加,锐钛矿 TiO2的衍射峰逐渐变得尖锐,说明无定形 TiO2逐渐结晶并不断长大,从而导致催化剂比表面积下降.与 CT相比,随着 K+负载量增加,催化剂晶型并没有明显变化.这说明 Zr的添加可以抑制锐钛矿 TiO2的结晶及长大.由此可见 Zr的添加可抑制因 K+中毒而引起的催化剂结构变化,所以仍能保持较高的 NOx转化率.透射电镜(TEM)结果表明,随着 K+负载量逐渐增加,催化剂的晶粒尺寸逐渐变大： CT, K0.1-CT和 K0.2-CT的平均晶粒尺寸分别为7,13和15 nm,而 ZCT催化剂晶粒尺寸增大并不明显,分别为5,8和10 nm.很明显, Zr的添加抑制了催化剂晶粒长大,从而提高了其结构稳定性能.综上可见,由负载 KNO3而引起的“熔盐效应”得到了有效抑制. X射线光电子能谱结果表明,随着 K+负载量增加, CeZrTiOx催化剂的 Ce3+/Ce4+值下降得比 CeTiOx更缓慢,说明加入 Zr之后,催化剂具有更多的晶格缺陷和氧空缺,因而有利于 NH3-SCR活性的提高. ；另外,催化剂酸性也是影响 NH3-SCR活性的关键因素. NH3程序升温脱附结果显示, Zr的添加可以使 CeTiOx催化剂在 K+中毒之后仍保持较高的酸性,即 Zr的添加抑制了 K+对催化剂表面酸性的巨大破坏作用.综上可知, Zr的添加提升了 CeTiOx催化剂抗 K+中毒能力.
关键词:
铈钛复合氧化物
,
氧化锆
,
抗钾中毒
,
选择性催化还原
,
氮氧化物
徐海迪
,
房志涛
,
曹毅
,
孔爽
,
林涛
,
龚茂初
,
陈耀强
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(11)60467-1
制备了一系列不同 Mn/(Mn+Ce)质量比的 MnOx-CeO2/WO3-ZrO2整体式催化剂用于富氧条件下的 NH3选择性催化还原NOx (NH3-SCR),并采用 N2吸脱附、储氧量、X 射线衍射、X 光电子能谱、NH3/NO 程序升温脱附以及 H2程序升温还原等手段对催化剂进行表征.结果表明,当 Mn/(Mn+Ce)质量比为0.5时,整体式催化剂具有较好的 NH3-SCR 性能,在空速10000 h-1和173~355oC 条件反应下, NOx 转化率达90%以上.这是由于该 MnOx-CeO2/WO3-ZrO2催化剂具有更高的 NO 氧化活性、更高的表面 Ce 和 Mn 原子浓度以及 Ce3+/Ce 值较低的 NH3和 NO 脱附温度以及优异的氧化还原性能所致.
关键词:
锰
,
铈
,
氨选择性催化还原
,
氮氧化物
,
质量比
王云
,
尚鸿燕
,
徐海迪
,
龚茂初
,
陈耀强
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(14)60062-0|
以掺杂不同含量ZnO的Zr0.5Al0.5O1.75为载体，制备了系列1.5% Pd催化剂.在模拟稀燃天然气汽车尾气条件下，测试了催化剂的活性和抗水性，并用N2吸附-脱附、X射线衍射、H2程序升温还原和X射线光电子能谱等手段对催化剂进行了系统表征.研究结果表明， ZnO的添加及添加量对催化剂的活性和抗H2O性有明显影响，其中以ZnO添加量为15%时制备的复合氧化物为载体的催化剂活性最佳.当模拟尾气中不含H2O时，该催化剂对甲烷的起燃温度(T50)和完全转化温度(T90)分别为278和314°C；在含H2O时，该催化剂的T50和T90分别为342和371°C.
关键词:
锆
,
铝
,
锌
,
钯
,
复合氧化物
,
稀燃
,
天然气汽车
,
水抑制
张秋林
,
徐海迪
,
李伟
,
林涛
,
龚茂初
,
陈耀强
催化学报
doi:10.3724/SP.J.1088.2010.90920
采用等体积浸渍法在不同温度下焙烧制备了一系列MnO_2-CeO_2/Zr_(0.25)Ti_(0.25)Al_(0.5)O_(1.75)整体式催化剂样品,并用低温N_2吸附-脱附、储氧量、X射线衍射、X射线光电予能谱和NH_3程序升温脱附等对催化剂进行了表征,考察了催化剂上NH_3选择性催化还原(SCR)NO的活性.结果表明,随着焙烧温度的升高,催化剂的比表面积和孔体积逐渐减小,平均孔径逐渐增大,储氧能力逐渐降低.在500～700℃焙烧时,催化剂主要以无定形或微晶的形式存在;在500℃焙烧时,催化剂表面Mn与载体之间的相互作用较强,表面酸量最高,有利于提高SCR活性.尽管在600和700℃焙烧的催化剂仍具有较高的SCR活性,且表现出一定的抗H_2O和SO_2性能.但活性有所下降.800℃焙烧后催化剂的活性显著降低.
关键词:
焙烧温度
,
选择性催化还原
,
氮氧化物
,
二氧化锰
,
二氧化铈
,
整体式催化剂
张秋林
,
邱春天
,
徐海迪
,
林涛
,
龚茂初
,
陈耀强
催化学报
doi:10.3724/SP.J.1088.2010.00524
采用浸渍法制备了一系列不同Cu含量的Cu-ZSM-5催化剂,并用于NH3选择性催化还原(SCR)NO反应.结果表明,当Cu含量为8%时,Cu-ZSM-5催化剂的活性最高;当空速为30 000h-1,在198～440℃反应时NO转化率均高于80%,最高可达97%,且空速的影响较小经快速水热老化后,该催化剂活性明显优于商用V基催化剂.H2O和SO_2对Cu-ZSM-5催化剂的SCR活性有所影响,但可明显恢复.X射线衍射和NH_3程序升温脱附结果表明,当Cu-ZSM-5中Cu含量为8%时,进入ZSM-5中阳离子位的Cu较多,催化剂的活性较高,且其表面具有较多的酸中心和酸量,从而有利于SCR反应.
关键词:
铜
,
ZSM-5分子筛
,
整体式催化剂
,
氮氧化物
,
氨
,
选择性催化还原
邱春天
,
林涛
,
张秋林
,
徐海迪
,
陈耀强
,
龚茂初
催化学报
doi:10.3724/SP.J.1088.2011.10245
采用共沉淀法制备了ZrO2-MnO2催化剂,考察了CeO2,MoO3和WO3的添加对ZrO2-MnO2整体式催化剂上NH3选择性催化还原(NH3-SCR)NOx的影响,并利用低温N2吸附-脱附、X射线衍射、X射线光电子能谱、NH3和NO程序升温脱附等方法对催化剂进行了表征,结果表明催化剂物相为Mn0.2Zr0.8O1.8固溶体,CeO2和WO3分散在其中:添加MoO3或WO3后,样品中出现了新的中强酸位,强吸附的NO物种增加,从而有利于催化剂中高温活性的提高.另外,Mn和Ce物种主要分别以Mn4+和Ce4+形式存在,在NH3-SCR反应中,CeO2的添加提高了ZrO2-MnO2催化剂的低温活性,但反应温度窗口较窄；继续添加MoO3或WO3后,催化剂表现出良好的低温活性和宽的反应温度窗口,其中WO3/CeO2/ZrO2-MnO2催化剂上NO的起燃温度为176℃,且反应温度在240～424℃范围内,NOx转化率大于90%,具有良好的低温活性和宽的温度窗口.
关键词:
氮氧化物
,
选择性催化还原
,
整体式催化剂
,
二氧化锆
,
二氧化锰
,
氧化铈
,
三氧化钨
