Si摻雜V2O5-TiO2中低溫脫硝催化劑的制備及性能研究.pdf

1、隨著我國電力行業(yè)的發(fā)展，以燃煤為主的鍋爐會排放出大量的污染性氣體以及粉塵，在這些污染性氣體中氮氧化物的排放量尤其突出，并逐年增加。傳統(tǒng)的脫除技術(shù)是選擇NH3為還原物，采用選擇性催化還原(SCR，Selective Catalytic Reduction)技術(shù)直接將氮氧化物還原成無污染的N2，但是這種技術(shù)會在高濃度的粉塵以及SO2的影響下大大的縮短壽命。如何解決上述問題是目前環(huán)境工作者不斷努力、不斷探索的方向。針對目前SCR催化劑的現(xiàn)狀，

2、本著提高催化劑的活性及抗毒性的原則，本文提出將Si摻雜進入氧化釩/氧化鈦的思路研制新型的SCR脫硝催化劑，并深入研究其最佳制備條件、工藝條件及探索出性能提高的原因。
　　 首先使用催化劑的活性評價裝置對Si摻雜V2O5/TiO2催化劑的活性進行測試，考察催化劑的制備方法、Si的摻雜量、煅燒溫度對催化劑脫除效率的影響，最終選擇出催化劑最佳的制備條件。結(jié)果表明，在空速(GHSV)為41000h-1、O2體積分數(shù)5％、NO濃度600×

3、10-6、[NH3]/[NO]為1.2、N2為平衡氣體的實驗條件下，采用溶膠凝膠-浸漬法制備、500℃載體煅燒條件下，并在摻雜量為[Si]/[Ti]為0.2（摩爾比）、V的負載量1％（質(zhì)量分數(shù)）、350℃催化劑煅燒條件下可以得到最佳催化劑。該催化劑的最佳活性出現(xiàn)在300℃時，脫硝效率為94％，比未摻雜的V2O5/TiO2催化劑的脫硝效率高約30％。
　　 通過X射線衍射(XRD)、傅里葉紅外光譜(FT-IR)、比表面積測試(BE

4、T)、透射電鏡(TEM)、拉曼光譜(Raman)、X射線光電子能譜(XPS)及電子順磁能譜(EPR)的表征手段對催化劑的晶體結(jié)構(gòu)、比表面積、晶粒大小、電子結(jié)構(gòu)及表面化學(xué)性質(zhì)等進行分析，結(jié)果表明，Si4+進入TiO2晶格后，取代一部分Ti4+，造成晶格扭曲，使催化劑的孔結(jié)構(gòu)由中孔向微孔的改變，進而增大了催化劑的比表面積，增加了V2O5在催化劑表面的分散性。同時，Si摻雜抑制了TiO2銳鈦礦晶相向金紅石相的轉(zhuǎn)移，有利于SCR反應(yīng)活性的提高。

5、Si4+取代一部分Ti4+，也會產(chǎn)生晶格缺陷，晶格缺陷有利于氧空位的產(chǎn)生，氧空位可以吸附氧氣，形成超氧自由基，將NO氧化成反應(yīng)的中間物質(zhì)NO3-和NO2-，從而提高催化反應(yīng)速率。
　　 考察了工藝條件對Si摻雜V2O5/TiO2脫除NOx的影響，如O2濃度、空速、[NH3]/[NO]比、NO進口濃度等對SCR脫硝活性的影響。同時也考察了在SO2和H2O分別存在和同時存在的情況下催化劑的脫硝活性，結(jié)果表明，在空速41000h-1、