Cr-Ce復(fù)合氧化物中低溫NH3選擇性催化還原NOx的研究.pdf

1、據(jù)統(tǒng)計(jì)，2014年我國(guó)在用工業(yè)窯爐（如陶瓷、玻璃窯爐等）約有9.4萬(wàn)座，氮氧化物排放量約合400萬(wàn)噸/年，是NOx排放的主要來(lái)源之一。目前，在工業(yè)應(yīng)用中使用最為廣泛、最為成熟的脫硝技術(shù)是利用 N H3等作為還原劑選擇性催化NOx還原的方法：Selective Catalytic Reduction，簡(jiǎn)稱SCR法。在工業(yè)窯爐系統(tǒng)中，其排放煙氣中二氧化硫(SO2)與氮氧化物(NOx)濃度高，煙溫范圍在200-300 ℃，傳統(tǒng)選擇性催化還原(

2、SCR)催化劑（起活溫度在300 ℃以上）在該工況下脫硝效率低，無(wú)成熟可用技術(shù)導(dǎo)致高濃度的 NOx直接排放。為了適應(yīng)日益嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)，減輕N Ox對(duì)環(huán)境和人類(lèi)健康的危害，研究開(kāi)發(fā)新型SC R催化劑并實(shí)現(xiàn)其在中低溫(200-300 ℃)環(huán)境下高效脫除NOx同時(shí)兼具較強(qiáng)抗SO2中毒能力，將具有重要的科學(xué)意義和廣闊應(yīng)用前景與環(huán)境效益。
　　本論文以8種具備催化活性的元素組成候選元素庫(kù)，利用組合化學(xué)的原理采用固相法制備了36種過(guò)渡金屬氧

3、化物或者復(fù)合金屬氧化物，并對(duì)其中低溫選擇性催化還原 NOx的活性及其耐硫性進(jìn)行了評(píng)價(jià)，經(jīng)過(guò)篩選得到兼具較佳的中低溫SCR活性以及耐硫性能的Cr(0.4)-CeOx(SR)(500)復(fù)合金屬氧化物催化劑（0.4表示Cr/(Cr+Ce)的摩爾比為0.4，500表示焙燒溫度為500 ℃，SR表示制備方法為固相法）。通過(guò)對(duì)系列催化劑進(jìn)行系統(tǒng)表征并利用原位漫反射傅里葉紅外變換光譜技術(shù)，探討了其N(xiāo) H3-SC R反應(yīng)過(guò)程與機(jī)理，并對(duì)其表現(xiàn)出的優(yōu)良耐

4、硫性能進(jìn)行了解釋。
　　本文對(duì) Cr-CeOx系列復(fù)合金屬氧化物催化劑進(jìn)行系統(tǒng)研究時(shí)，發(fā)現(xiàn)Cr(0.4)-CeOx(SR)(500)催化劑在180-300 ℃的整個(gè)溫度段展示了最佳的中低溫脫硝活性，當(dāng)空速為GHSV=50000 h-1時(shí)，在180-300℃的整個(gè)溫度段展示了最佳的中低溫脫硝活性，當(dāng)空速為GHSV=50000 h-1時(shí)，在180-300℃整個(gè)溫度段，催化活性保持在90％以上，在溫度為220 ℃時(shí)，NOx轉(zhuǎn)化率達(dá)到最高

5、的100％；利用BET、XRD、NH3-TPD、H2-TPR、XPS和in situ DRIFTS等表征手段對(duì)催化劑進(jìn)行表征，結(jié)果表明在Cr-CeOx雙金屬氧化物表面，未結(jié)晶的鉻有助于催化劑的活性，能更有效的去除N Ox；在對(duì)反應(yīng)機(jī)理的進(jìn)行研究時(shí)，發(fā)現(xiàn)催化劑表面同時(shí)存在Lewis以及Br?nsted酸性位，吸附的NH3(ad)與NH4+均能參與反應(yīng)，反應(yīng)遵循Eley-Rideal機(jī)理。
　　同時(shí)，本論文對(duì)Cr-CeOx催化劑的抗硫

6、性能進(jìn)行了研究。發(fā)現(xiàn)在反應(yīng)溫度為240℃，GHSV=50000 h-1等條件下，在原煙氣條件下通入100 ppmSO2后反應(yīng)450 min，催化活性仍能保持在82％以上；利用BET、XRD、NH3-TPD、XPS、in situDRIFTS等表征手段對(duì)SO2對(duì)催化反應(yīng)的影響以及催化劑的耐硫性能進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)SO2在NH3-SCR反應(yīng)中會(huì)與NH3反應(yīng)生成(NH4)2SO4并在催化劑表面沉積；同時(shí)也會(huì)破壞Cr-CeOx催化劑表面的Lewi