赵欣
,
黄垒
,
李红蕊
,
扈航
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韩瑾
,
施利毅
,
张登松
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(15)60958-5
选择性催化还原(SCR)是目前固定源及移动源中控制NOx排放最为有效的技术手段之一.工业上应用最广泛的商业SCR催化剂是钒基催化剂.钒基催化剂经钨(钼)改性后具有较好的活性、稳定性和抗水抗硫性能,但在应用过程中仍存在N2选择性较低、活性温度窗口(300–400 oC)较窄及高温下V2O5极易流失等不足,且钨(钼)的价格十分昂贵.因此,用廉价组分提高钒基催化剂的催化性能在实际工业应用中仍具有重要意义.研究发现,很多非贵金属(如Cu, Fe, Mn, Co, Ce, Zr, Nb, Sn, La等)都可以代替钨(钼)用来提高钒基催化剂的选择性、活性温度窗口和(热)稳定性能等.引入的金属通常以氧化物或钒酸盐形式存在,并与活性组分钒物种有很强的相互作用,从而提高钒物种的氧化还原性能及分散度,同时增大表面酸性位数量,抑制锐钛矿向金红石相转变.近年来很多研究发现,经金属改性的钒基催化剂以钒酸盐形式存在时可有效提高催化剂活性和 N2选择性,尤其可显著提高催化剂的(热)稳定性.本文采用浸渍法以廉价易得、储量丰富的过渡金属改性钒基催化剂,得到高度分散的M-V/TiO2(M = Cu, Fe, Mn, Co)脱硝催化剂.结果发现, Cu-V/TiO2和Fe-V/TiO2催化剂表现出较好的催化活性和N2选择性以及优异的稳定性和抗H2O/SO2性能,其中Cu-V/TiO2的工作温度窗口扩展到225–375oC. X射线衍射、拉曼光谱和EDX-mapping表征结果证明,钒物种及引入的金属高度分散在TiO2载体表面,并生成了钒酸盐.氢气程序升温还原结果表明,钒酸盐的形成导致钒物种的还原峰向低温区移动,有利于催化剂氧化还原性能的提升. X射线光电子能谱结果表明, Cu-V/TiO2催化剂表面具有更多的活性氧物种(Oα),且具有较强的电子间相互作用,是SCR活性提高的关键原因之一. NH3程序升温脱附和原位红外光谱实验结果表明,金属的引入可以提高酸量和酸强度； Cu-V/TiO2催化剂表面主要为Lewis酸性位,而Fe-V/TiO2催化剂表面主要为Br?nsted酸性位,两者可能导致不同的SCR反应机理,但均可以提高催化剂在高温下的N2选择性.综上所述,过渡金属改性的钒基催化剂中Cu-V/TiO2具有最好的活性和N2选择性以及较强的稳定性和抗H2O/SO2性能,可能得益于其表面更多的活性氧物种和更多更强的酸性位.
关键词:
脱硝
,
选择性催化还原
,
钒酸盐
,
过渡金属
高岩
,
栾涛
,
彭吉伟
,
吕涛
功能材料
doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2013.14.026
以锐钛型TiO2为载体,V2O5为主要活性成分,同时负载WO3和MoO3作为活性助剂,制备了四元催化剂V2O5 WO3-MoO3/TiO2,并对该催化剂的脱硝活性、催化选择性及微观表征进行了研究.结果表明,该四元催化剂脱硝性能优于相同负载量下单一负载W或Mo的三元催化剂,W可以提高催化剂高温(＞400C)活性,同时抑制Mo在高温区间导致的副反应发生,Mo可以提高低温(＜300C)活性,弥补W在低温区间的活性不足.该四元催化剂最大活性99％,温度窗口(脱硝活性＞80％)为280～420℃,在180～380℃范围内SO2氧化率为零,在0～1000C范围内存在3个失重峰,100～130℃结晶水蒸发,230～270℃有机添加剂分解,500～530 ℃无机盐分解,微观镜像表明该催化剂颗粒均匀致密,粒径大小一致,没有出现团聚现象,具有完整的微孔结构.
关键词:
SCR
,
NO
,
SO2
,
脱硝
,
催化剂
彭兆亮
,
俞华峰
,
陈影
,
乔辉
,
常丽萍
,
鲍卫仁
,
王建成
环境化学
doi:10.7524/j.issn.0254-6108.2015.04.2014072801
以Cu?TEPA为模板剂原位水热合成一系列具有优良deNOx特性的Cu?SSZ?13／堇青石整体式催化剂．为进一步改善其氨的选择性催化还原氮氧化物的活性，在制备过程中添加HF对原位制备Cu?SSZ?13／堇青石整体式催化剂进行改性．利用XRD、SEM、XPS、BET、ICP?AES等对样品进行了表征．结果表明，当 nHF／nAl在0?015—0．0375时，晶化72 h的Cu?SSZ?13／堇青石表现出了优异的脱硝性能和抗老化性能，其最大转化率为99．8％，NOx转化率保持在90％以上的最宽活性温度窗口为280—640℃，而无HF的新鲜样品的NOx转化率保持在90％以上的活性温度窗口为300—580℃；720℃老化50 h处理后，nHF／nAl＝0．015—0．0375样品的NOx转化率保持在90％以上的最宽活性温度窗口为360—520℃，未添加HF的老化样品相应的活性温度窗口为400—500℃．无论新鲜还是老化，nHF／nAl＝0．015—0．0375样品在低温段200—300℃和高温段500—700℃的NOx转化率基本都大于未添加HF的样品．结合表征结果，在催化剂原位水热合成过程中HF的加入既提高了样品的相对结晶度和负载量，又增大了样品的比表面积和比孔容，且提高了Cu?SSZ?13／堇青石骨架结构的稳定性，进而在一定程度上改善了Cu?SSZ?13／堇青石的高温脱硝活性和水热稳定性．
关键词:
Cu-SSZ-13/堇青石
,
HF
,
脱硝
,
水热老化
,
NH3-SCR
