錳基催化劑改性及其低溫脫硝機理研究.pdf

1、NH3低溫選擇性催化還原NOx技術有著明顯的節(jié)能性和潛在的工業(yè)價值,如何開發(fā)出高效低溫催化劑,近年來成為學術界和工業(yè)界的研究熱點。本文以MnOx／TiO2為基礎,利用BET、XRD、Raman、TPD、TPR、TG／DTA、FT-IR等表征手段,對其進行載體篩選,改性研究及其脫硝機理初步探究。主要研究成果如下:
　　 采用微乳液法制備出一系列不同晶型的TiO2載體,以醋酸錳為MnOx前驅(qū)物,通過浸漬法制備出MnOx／TiO2,其

2、中,后煅燒溫度為700℃所得銳鈦金紅石混晶TiO2載體效果最佳。
　　 以P25為載體,醋酸錳為MnOx前驅(qū)物,通過浸漬法制得MnOx／TiO2,采用過渡金屬W對其進行改性,結果發(fā)現(xiàn),W只有先負載或與Mn同時負載時方可產(chǎn)生好的改性效果,且一步浸漬法優(yōu)于分步浸漬法,5％WO3體現(xiàn)最佳改性作用,主要通過增加催化劑表面的B酸位吸附氨容量來改善催化性能。
　　 對最終改性催化劑15％MnOx／5％WO3／TiO2進行煙氣組分影響

3、因子研究,O2在濃度為0～3％區(qū)間內(nèi)提高對催化劑脫硝效率有明顯促進作用,當O2濃度超過3％之后,促進效果不再顯著。NH3-SCR反應中,氨氮比最好設定在0.9～1之間。催化劑15％MnOx／5％WO3／TiO2對NO濃度變化反應較敏銳。煙氣流速通過外擴散和內(nèi)擴散對催化效果進行雙向控制,煙氣流速過低會對催化劑造成浪費,過高則造成反應不足。
　　 宏觀暫態(tài)試驗及利用原位紅外手段進行的微觀暫穩(wěn)態(tài)試驗的研究結果表明,本文所用催化劑的NH

4、3-SCR反應主要通過E-R機理方式進行的,在O2存在和一定溫度條件下L-H機理反應方式方可占有較小比例。催化劑表面L酸位配位吸附的NH3物種是還原劑的主要來源,B酸位氨物種在一定溫度范圍內(nèi)隨著溫度的上升參與反應的比例略有提高。NH3的吸附活化是整個反應的控制步驟。裸催化劑在單獨的NO氣氛中時,NO會在催化劑表面氧化活性中心形成大量雙齒配位型硝酸鹽,此類硝酸鹽不參與NH3-SCR反應,且在低溫下不可逆轉(zhuǎn),占據(jù)在氧化活性中心上阻礙NH3的

5、吸附和活化,對后續(xù)反應不利,O2的存在促進NO的氧化,有助于阻止NO與催化劑表面形成雙齒配位型硝酸鹽,并保護催化劑表面的氧化活性中心,促進NH3的吸附與活化。無O2參與時,常溫下NH3和NO均有吸附現(xiàn)象,但幾乎無反應進行,NO與NH3在催化劑表面存在吸附競爭,且NO的吸附作用強于NH3,在溫度達到100℃之后被吸附的NH3方可大量活化并與NOx發(fā)生進一步反應。在以上研究基礎上提出來催化劑15％MnOx／5％WO3／TiO2的低溫NH3-