Mn-Ce系列催化劑的性能、表征及應(yīng)用研究.pdf

1、SCR技術(shù)作為目前脫硝效果最好、應(yīng)用最廣泛、技術(shù)最成熟的脫硝技術(shù)，已經(jīng)成為世界上最主流的NOx脫除技術(shù)之一，而催化劑作為SCR技術(shù)的核心，一直以來都是研究者們關(guān)注的重點。錳氧化物已被證實具有良好的低溫SCR活性，鈰氧化物由于其獨特的氧化還原能力和儲氧能力也引起了人們的廣泛關(guān)注，因而對二者的研究具有重要科學(xué)和實際意義。本文分別以CeO2為助劑和載體，制備了一系列性能優(yōu)異的MnOx-CeO2催化劑，繼而對性能較好的催化劑進(jìn)行負(fù)載以拓展其在實

2、際生產(chǎn)中的應(yīng)用。
　　采用水熱沉積法，以高錳酸鉀和硝酸鈰為原料，利用二者之間的氧化還原反應(yīng)制備不同Mn/Ce摩爾比的Mn-Ce非負(fù)載型催化劑。NH3-SCR脫硝性能測試結(jié)果表明，當(dāng)Mn/Ce比為3時催化劑具有最佳脫硝性能：100~180℃范圍內(nèi)脫硝率都保持在95％以上；XRD、TG、BET等結(jié)果表明，該催化劑的分散性很好、結(jié)晶度不高，且具有很大的比表面積，Mn主要以高價態(tài)的MnO2形式存在；H2-TPR結(jié)果表明，該催化劑具有比其它

3、配比的催化劑更優(yōu)異的還原性能，MnO2被還原成MnO會分兩步進(jìn)行：MnO2先被還原成Mn3O4，Mn3O4再被還原成MnO。DRIFTS結(jié)果表明，Mn-Ce催化劑表面發(fā)生的NH3-SCR反應(yīng)遵循Eley-Rideal機理：NH3在催化劑表面吸附(主要是在Lewis酸位)形成配位態(tài)的氨，然后再與氣相中的NO發(fā)生反應(yīng)生成中間產(chǎn)物NH2NO，最后分解成N2和H2O。
　　分別采用浸漬法和水熱沉積法制備 MnOx/CeO2負(fù)載型催化劑，探

4、索 CeO2作為載體的作用效果。實驗發(fā)現(xiàn)，兩種方法得到的MnOx/CeO2催化劑都是在Mn/Ce摩爾比0.4時的脫硝性能最好，且水熱沉積法優(yōu)于浸漬法：0.4MC-i在180℃的脫硝率不到70%，而0.4MC-h在180℃的脫硝率可以達(dá)到80%。由兩種方法制備的0.4Mn/CeO2催化劑中，錳氧化物都具有較好的分散性，但0.4MC-h比0.4MC-i具有更大的比表面積、孔容、孔徑以及更高的還原能力，且錳氧化物在0.4MC-h中以納米棒狀形

5、式存在更有利于活性組分與反應(yīng)氣體的接觸，有利于SCR反應(yīng)的進(jìn)行。
　　以Mn-Ce復(fù)合氧化物作為活性成分，分別負(fù)載在P25 TiO2、Al2O3和活性炭(AC)上，發(fā)現(xiàn)Mn-Ce/TiO2和Mn-Ce/Al2O3的脫硝性能明顯高于 Mn-Ce/AC，當(dāng)反應(yīng)溫度低于160℃時，以TiO2為載體的3MCT試樣具有最好的脫硝性能，120℃時脫硝率可以達(dá)到98%，而當(dāng)反應(yīng)溫度高于160℃時，以Al2O3為載體的3MCA樣品的脫硝率上升到高

6、于3MCT。XRD和H2-TPR結(jié)果表明3MCT比3MCA具有更好的Mn-Ce分散性和還原能力。以TiO2為載體時，改變Mn-Ce/TiO2中Ce的含量，發(fā)現(xiàn)適當(dāng)?shù)腃e加入會提升Mn/TiO2催化劑的低溫脫硝活性；XRD結(jié)果表明Ce的加入降低Mn氧化物在TiO2載體上的結(jié)晶度，增加了活性成分的分散性，H2-TPR結(jié)果表明Ce的加入會提高催化劑的還原能力，這些都有利于SCR反應(yīng)的進(jìn)行。與常見的催化劑制備方法相比，水熱沉積法不需要熱處理就可