MnOx-γ-Al2O3催化劑的改性及其低溫SCR脫硝性能研究.pdf

1、本文旨在研發(fā)能代替當(dāng)前商用SCR脫硝技術(shù)中主要使用的高溫有毒V基SCR催化劑的環(huán)境友好型低溫SCR催化劑。以Mn基催化劑為基本研究材料，利用Mo元素對其進(jìn)行摻雜改性，并研究其低溫SCR反應(yīng)活性以及反應(yīng)機(jī)理。主要做了如下工作：
　?。?）考察了不同 Mn負(fù)載量下的MnOx/γ-Al2O3催化劑的SCR活性，并研究了氧氣和還原劑NH3配比對SCR反應(yīng)的影響，并利用BET、XRD、H2-TPR、TPD等方法對催化劑進(jìn)行了表征研究。研究結(jié)

2、果表明Mn負(fù)載量為2 wt％、溫度為250 ℃、空速10,000mL/(g·h)時，MnOx/γ-Al2O3催化劑表現(xiàn)出優(yōu)秀的SCR反應(yīng)活性，NO脫除率達(dá)到92%。當(dāng)氧氣濃度大于3%時，氧氣不再是SCR反應(yīng)的控制性因素；當(dāng)NH3/NO大于1.5時，增加NH3濃度SCR反應(yīng)速率不再提升。Mn2催化劑表面的MnOx主要以Mn2O3和Mn3O4為主。MnOx/γ-Al2O3催化劑表面主要有3個不同的酸中心，NO在其表面主要形成亞硝酸基類和硝酸

3、基類2類吸附物質(zhì)。
　?。?）利用 Mo對 Mn2催化劑進(jìn)行改性研究，并利用 BET、XPS、XRD、H2-TPR等方法對催化劑進(jìn)行表征研究，結(jié)果表明，1.25 wt%的Mo對催化劑改性作用明顯；當(dāng)Mo負(fù)載量保持1.25 wt%，Mn的負(fù)載量為2 wt%時，催化劑的SCR活性和溫度窗口達(dá)到了優(yōu)秀水平(NO脫除率93%，溫度窗口150-300 ℃)。保持Mo負(fù)載量為1.25 wt%，提高M(jìn)n的負(fù)載量，當(dāng)Mn的負(fù)載量為3 wt%時，催

4、化劑的SCR活性和溫度窗口達(dá)到了最優(yōu)（NO脫除率96%，溫度窗口100-300 ℃）。BET、XRD、H2-TPR和XPS的結(jié)果表明，Mo元素具有增加活性組分在載體表面的分散度、增大比表面積、抑制 MnOx結(jié)晶在催化劑表面形成、讓活性組分更均勻地分散在催化劑表面的作用，提升了 Mn的單層負(fù)載量。同時Mo元素會抑制高價態(tài)MnOx的形成，合適的Mo負(fù)載量（1.25 wt%）可以提升催化劑的還原性從而提高催化劑的催化效率。
　?。?）利

5、用NH3-TPD和NO-TPD技術(shù)研究Mo改性前后的MnOx/γ-Al2O3催化劑表面反應(yīng)，并對低溫 SCR催化反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行初步探討。結(jié)果表明，Mo可以提升催化劑表面的酸量，而對 NO的吸附具有一定抑制作用，可以降低亞硝酸基類化合物在催化劑表面的脫附溫度，1.25 wt%的Mo提高了亞硝酸基類化合物在NO吸附物質(zhì)中比重，從而提高了低溫SCR活性。催化劑表面含有大量的
　　Mn3+以及低溫區(qū)開始吸附形成的亞硝酸基類物質(zhì)是低溫SCR反