氧化銅基催化劑選擇性催化還原氮氧化物研究.pdf

1、工業(yè)生產(chǎn)和日常生活過程中排放的氮氧化物會(huì)造成酸雨和光化學(xué)煙霧、抑制植被生長、甚至直接危害到人類的身體和器官，嚴(yán)格控制氮氧化物的排放是迫在眉睫的工作。選擇性催化還原技術(shù)是脫除煙氣中氮氧化物的有效方法之一，而催化劑的開發(fā)是該技術(shù)的關(guān)鍵。目前廣泛使用的釩基催化劑面臨工作溫度高以及毒性高等問題。開發(fā)環(huán)境友好型催化劑已成為主要目標(biāo)，然而低溫活性不高、反應(yīng)機(jī)理不明確、抗SO2毒化性能差、以及SO2毒化機(jī)理不明確等問題的存在是限制新型催化劑工業(yè)應(yīng)用的

2、主要障礙。
　　本文針對以上問題，以CuOX為主要活性組分，以FeOX，CeOX等環(huán)境友好型金屬氧化物為輔助活性組分，對選擇催化還原機(jī)理進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，取得如下成果。
　　1.揭示Fe-Cu-OX/CNTs-TiO2催化劑上低溫脫硝機(jī)理
　　使用溶膠-凝膠法，通過調(diào)整Fe∶Cu的比例，制備一系列Fe-Cu-OX/CNTs-TiO2催化劑，該體系催化劑具有良好的脫硝性能，在有氧氣存在的條件下，175-250℃溫度范圍內(nèi)

3、NO轉(zhuǎn)化率達(dá)到99％。該體系催化劑對NH3有良好的吸附能力。同時(shí)該催化劑能催化氧化NO生成NO2，并將NO和NO2吸附在催化劑表面。表面吸附的NOX與表面吸附的NH3之間的快速反應(yīng)是催化劑的低溫脫硝性能提高的關(guān)鍵。
　　2.發(fā)現(xiàn)Fe-Cu-OX/CNTs-TiO2催化劑上高溫脫硝新路徑
　　在NH3不存在的條件下，在不同溫度下，使用SO2對Fe-Cu-OX/CNTs-TiO2催化劑進(jìn)行預(yù)處理。SO2會(huì)在催化劑表面發(fā)生歧化反應(yīng)

4、。S類物質(zhì)吸附在催化劑表面抑制了還原劑NH3在催化劑表面的吸附，但是增強(qiáng)了NO的吸附。經(jīng)過硫化后，催化劑表面Cu2+被還原為Cu+，從而抑制NH3和NO的氧化。在被SO2處理后，催化劑的低溫SCR性能減弱，而高溫SCR性能增強(qiáng)。吸附的NO和氣相中的NH3之間的反應(yīng)是催化劑上高溫SCR反應(yīng)的新路徑。
　　3.揭示M-Cu-OX/CNTs-TiO2催化劑SO2中毒機(jī)理
　　使用溶膠-凝膠法制備一系列M-Cu-OX/CNTs-Ti

5、O2(M=Fe，Mn，Ce，Zn，Bi，Sn)催化劑，當(dāng)反應(yīng)溫度為150-300℃時(shí)，M-Cu-OX/CNTs-TiO2催化劑的SCR活性被SO2鈍化;當(dāng)反應(yīng)溫度為350℃時(shí)，SO2的通入反而提高了催化劑的SCR性能。低溫條件下，SO2對催化劑的鈍化主要?dú)w因于催化劑表面硫酸鹽或亞硫酸鹽的沉積，堵塞了催化劑表面的活性位，并影響催化劑的氧化性能，導(dǎo)致NH3的吸附、NO的氧化和吸附能力都減弱。高溫條件下，催化劑經(jīng)過SO2鈍化后催化性能的提高，

6、主要是因?yàn)榇呋瘎┥螻H3氧化副反應(yīng)減弱且NO的吸附增強(qiáng)，同時(shí)催化劑上SO2氧化減弱減少了硫酸鹽在催化劑表面的沉積。
　　4.發(fā)現(xiàn)新型低溫條件下抗SO2毒化的催化劑
　　使用化學(xué)沉淀法制備CuO-CeO2復(fù)合金屬氧化物催化劑。當(dāng)反應(yīng)溫度較低時(shí)，隨著氧氣濃度的增加，NO2和吸附的NH3之間的快速SCR反應(yīng)使NO的轉(zhuǎn)化率增大。當(dāng)反應(yīng)溫度較高時(shí)，隨著氧氣濃度增加，NH3氧化副反應(yīng)增強(qiáng)且產(chǎn)生的NO濃度增大，從而抑制了NO催化還原。在2