汞在錳鈰復(fù)合氧化物表面吸附的機(jī)理研究.pdf

1、以煤為主的能源結(jié)構(gòu)造成了我國(guó)汞污染嚴(yán)重的現(xiàn)狀。隨著我國(guó)火電廠大氣污染物排放的新標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)，同時(shí)出于國(guó)際談判的壓力，我國(guó)對(duì)燃煤鍋爐汞的排放控制將不斷收緊。根據(jù)我國(guó)國(guó)情，利用現(xiàn)有的污染物控制裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)煙氣汞排放的控制是比較經(jīng)濟(jì)可行的辦法。而研究高效的SCR催化劑以同時(shí)達(dá)到Hg0向Hg2+的高效轉(zhuǎn)化是這一技術(shù)路線的關(guān)鍵。目前商用的SCR催化劑對(duì)Hg0的氧化效率有限，加上釩基催化劑自身的問題，研究開發(fā)新型高性能的SCR催化劑來(lái)同時(shí)實(shí)現(xiàn)煙氣中汞的

2、高效氧化具有重要的實(shí)踐價(jià)值。
　　 Mn-Ce復(fù)合氧化物是一種有望應(yīng)用于煙氣脫汞的高效催化劑，本文以Mn-Ce復(fù)合氧化物為研究對(duì)象，結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象利用周期性密度泛函理論，對(duì)Hg0在Mn、Ce摻雜表面不同活性位上的吸附機(jī)理進(jìn)行了研究。
　　 實(shí)驗(yàn)上，首先用共沉淀法制備了Mn-Ce復(fù)合氧化物，對(duì)其在150℃和200℃下的汞吸附實(shí)驗(yàn)表明，Mn的摻雜極大地提高了氧化物的汞吸附活性，表面的氧物種的形態(tài)對(duì)Hg0的吸附過程極為重要。Hg

3、0在Mn-Ce復(fù)合氧化物表面上的吸附伴隨著氧化物中晶格氧物種向化學(xué)吸附態(tài)的氧的轉(zhuǎn)化，表明對(duì)Hg0吸附有利的氧物種很有可能是表面上的晶格氧或者是與晶格氧類似的同襯底表面存在強(qiáng)相互作用的氧類物質(zhì)，Hg0的吸附會(huì)使其與襯底的相互作用減弱形成化學(xué)吸附態(tài)的氧物種。
　　 理論上，運(yùn)用DFT+U的方法，在Mn摻雜的CeO2表面上分別考察了潔凈表面和附加H原子的表面上各種形態(tài)氧物種對(duì)Hg吸附的影響，結(jié)果表明Mn的摻雜確實(shí)使得吸附Hg的能力極大

4、改善。在潔凈的摻雜表面上，完整結(jié)構(gòu)和O空位上吸附O2分子后形成的O2/Ov物種均有利于Hg在其上的吸附。Hg以氧化態(tài)形式在吸附后的表面存在，潔凈表面上穩(wěn)定的吸附均導(dǎo)致Mn一定程度的還原，此外，O2/Ov上超氧基團(tuán)O2-到過氧基團(tuán)O22-的轉(zhuǎn)變也加強(qiáng)了Hg與襯底表面的相互作用。從熱力學(xué)上考慮，潔凈表面形成的O2/Ov結(jié)構(gòu)將是Mn-Ce復(fù)合氧化物吸附Hg0的主要活性位。而在附加H原子后的摻雜表面上，由于摻雜Mn引起的電子缺陷得到補(bǔ)償，其完整