銅錳氧化物制備及其選擇催化氧化氨性能研究.pdf

1、碩士學(xué)位論文銅錳氧化物制備及其選擇催化氧化氨性能研究PreparationofCuMnOxidesanditsPerformanceontheSelectiveCatalyticOxidationofAmmonia學(xué)3141801O完成日期：2Q!魚二Q5二Q!大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)專業(yè)碩士學(xué)位論文摘要氨氣(NH3)是一種典型的有毒有害工業(yè)廢氣，對人體健康和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了嚴(yán)重危害

2、。因此，氨氣的污染控制與治理引起了人們的廣泛關(guān)注。選擇性催化氧化(SCO)是一種高效快捷、無二次污染的氨處理技術(shù)，這項技術(shù)的核心是催化劑的構(gòu)建。過渡金屬氧化物因其價廉易得、轉(zhuǎn)化溫度較低，近年來廣受關(guān)注。其中，二氧化錳氧化物表現(xiàn)了較好的低溫活性，但其N2選擇性較低，而銅氧化物表現(xiàn)出了良好的N2選擇性。本論文結(jié)合Mn和Cu各自在氨選擇氧化反應(yīng)中的作用特點(diǎn)，系統(tǒng)研究了銅錳氧化物的選擇催化氧化氨性能，考察了不同制備方法及Cu負(fù)載量對Cu—Mn催

3、化劑活性及結(jié)構(gòu)的影響，初步探討了催化劑結(jié)構(gòu)與反應(yīng)活性、選擇性之間的關(guān)系。主要研究內(nèi)容如下：(1)以尿素作為輔助沉淀劑，水熱法制備Mn02催化劑，考察了尿素比例及煅燒溫度對催化劑性能的影響。研究結(jié)果顯示，以n(Urea)ln(Mn)=10：l的比例加入尿素，4000C下煅燒6h，Mn02催化劑表現(xiàn)出最佳的氨選擇催化氧化活性，170oC可實(shí)現(xiàn)氨氣完全轉(zhuǎn)化，N2選擇性僅為60％。為進(jìn)一步提高氨選擇催化氧化中氮?dú)獾纳闪?，采用浸漬法、沉淀法和水

4、熱法制各CuMn氧化物催化劑。研究發(fā)現(xiàn)，水熱法制備的CuMn催化劑表現(xiàn)出最優(yōu)的反應(yīng)性能，1700C時實(shí)現(xiàn)氨的完全轉(zhuǎn)化，同時，N2選擇性可提高到80％以上。(2)考察Cu負(fù)載量對反應(yīng)活性的影響。研究發(fā)現(xiàn)，Cu負(fù)載量對銅錳氧化物催化劑的結(jié)構(gòu)和活性有很大的影響。當(dāng)Cu負(fù)載量為1wt％時，催化劑的活性及選擇性最好。在1400C前，催化劑的氨轉(zhuǎn)化率明顯高出Mn02氧化物17％，氨的完全轉(zhuǎn)化溫度為1700C，同時N2選擇性保持在80％以上。并且Cu

5、Mn氧化物表現(xiàn)出了較好的反應(yīng)穩(wěn)定性，持續(xù)活性測試25小時(T=1700C)，其氨氧化轉(zhuǎn)化率一直保持在98％以上。結(jié)合表征結(jié)果發(fā)現(xiàn)，少量Cu的加入可以提高催化劑的氧化還原性能。當(dāng)Cu負(fù)載量小于3叭％時，Cu物種高度分散在Mn02的表面，有助于催化劑的反應(yīng)活性；當(dāng)負(fù)載量增加到5wt％時，Mn02的XRD衍射峰變窄、變強(qiáng)，Mn02晶粒尺寸變大，導(dǎo)致了NH3氧化活性降低。(3)通過催化劑上氨氣程序升溫脫附及表面反應(yīng)實(shí)驗發(fā)現(xiàn)，Cu負(fù)載量為1訊％時