MnOx-TiO2低溫NH3-SCR催化劑的N2O生成機制和硫化作用機制研究.pdf

1、氨選擇性催化還原法(NH3-SCR)是脫除固定源煙氣中NOx的有效方法之一。近年來，低溫NH3-SCR技術由于耗能少、運行成本低等特點，已成為研究熱點。從國內外研究進展來看，低溫SCR主要存在以下問題:催化劑抗SO2性能不強及會生成N2O。基于以上問題，本文以MnOx/TiO2為催化劑，對其低溫SCR脫硝性能、反應機制、N2O生成機制及硫化作用機制進行了深入研究。
　　本文首先采用浸漬法制備出MnOx/TiO2催化劑，考察了催化劑

2、的低溫脫硝活性;同時，利用原位漫反射傅立葉變換紅外光譜(in situ DRIFTS)、XPS、TPD、H2-TPR等表征方法對催化劑的脫硝機制和N2O生成機制及硫化作用機制進行了探討，最后通過動力學方程推導進一步證實了實驗現象。得到的研究成果如下:
　　60，000 cm3 g-1 h-1(75，000 h-1)空速下，100℃～250℃范圍內，MnOx/TiO2催化劑的NH3-SCR活性隨溫度的升高而升高，在250℃時可實現9

3、0％以上的NOx轉化率，有望實際應用于低溫NH3-SCR去除固定源煙氣中的NOx。
　　進一步研究發(fā)現，MnOx/TiO2催化劑的N2O選擇性與進口的氣態(tài)NO濃度有關:NO濃度越大，催化劑的N2O選擇性越低。
　　瞬態(tài)反應研究發(fā)現:150℃下，Langmuir-Hinshelwood機制和Eley-Rideal機制對N2O的生成均有貢獻;250℃下，N2O的生成主要是因為Eley-Rideal機制;且隨著溫度的升高，通過El

4、ey-Rideal機制生成的N2O增加明顯。高溫段，SCR反應會與NSCR發(fā)生競爭，當氣態(tài)NO濃度增加時，更多的-NH2被NO還原生成N2（SCR反應），而-NH2氧化為-NH的反應受到抑制，導致N2O生產量減少(NSCR反應)。所以增加氣態(tài)NO濃度后，MnOx/TiO2催化劑的N2O選擇性明顯下降。此外，本文通過動力學方程推導，證實了MnOx/TiO2催化劑的N2O選擇性隨氣態(tài)NO濃度增加而降低的結論。
　　實驗表明，硫化對Mn

5、Ox/TiO2催化劑的SCR反應有雙重影響。硫化后MnOx/TiO2催化劑表面NOx的吸附和吸附的NH3活性均受到了抑制，因此通過L-H機制和E-R機制的SCR反應硫化后均得到了抑制，導致300℃以下NO轉化率明顯下降。溫度高于300℃時，SCR反應、NSCR反應和C-O反應（氨氧化反應）這三者之間會相互競爭，而硫化后NSCR反應和氨氧化反應都受到了抑制，越來越多的吸附在MnOx/TiO2催化劑表面的NH3被NO氧化生成N2（SCR反應