脫硝釩鈦催化劑的鉀中毒及銅鋁催化劑的氨吸附研究.pdf

1、氮氧化物(NOx)是大氣主要污染物之一，如何有效去除NOx是當(dāng)今環(huán)境保護(hù)的重要課題。氨選擇性催化還原(NH3-SCR)脫硝技術(shù)是廣泛應(yīng)用的固定源煙氣脫硝技術(shù)。目前主流的SCR催化劑為釩鈦(V2O5/TiO2)催化劑，其通常安裝在除塵裝置之前，因此在使用過程中其不可避免地會(huì)受到飛灰影響而發(fā)生失活，其中堿金屬是造成其化學(xué)中毒的主要物質(zhì)。前人通過不同的中毒方法對(duì)此進(jìn)行了大量研究，以期了解催化劑在工業(yè)中的中毒機(jī)理，但所得結(jié)果存在差異。盡管V2O

2、5/TiO2脫硝催化劑已被廣泛使用，但其活性組分V為劇毒物質(zhì)，廢棄的脫硝催化劑有形成二次污染的可能。長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，仍需開發(fā)環(huán)境友好型的催化劑。銅鋁(CuO/Al2O3)催化劑作為一種具有潛在工業(yè)化前景的脫硝催化劑，受到研究者的關(guān)注，但對(duì)其SCR脫硝機(jī)理以及對(duì)于反應(yīng)的選擇性等問題仍缺乏分子層面的認(rèn)識(shí)。針對(duì)上述問題，本文考察了不同模擬中毒方法對(duì)V2O5/TiO2催化劑堿金屬中毒的影響，通過密度泛函理論研究了V2O5/TiO2催化劑鉀中毒機(jī)理以及

3、NH3和SO2在CuO表面的吸附行為，分析硫化過程影響銅基催化劑脫硝活性的本質(zhì)，所得主要結(jié)論如下:
　　1、對(duì)于釩鈦脫硝催化劑，不同中毒方法造成催化劑的失活速率遵循氣相沉積法＞＞固體擴(kuò)散法＞浸漬法。形成這種差異的根本原因是KCl在催化劑表面的分布以及在失活過程中所形成的釩物質(zhì)不同。浸漬法導(dǎo)致催化劑輕微失活的主要原因在于V2O3的生成。氣相沉積法和高K/V比固體擴(kuò)散法中毒催化劑中有V2O5-K2S2O7共熔物生成，其導(dǎo)致催化劑比表面

4、積變小及氧化性過強(qiáng)，造成催化劑嚴(yán)重失活。
　　2、KCl在催化劑V2O5/TiO2(001)表面以K+的形式吸附最為穩(wěn)定。K+吸附會(huì)使催化劑表面酸性降低，V的氧化能力上升，K+與NH3發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)吸附，且K+會(huì)優(yōu)先吸附在酸性位上的，一方面造成NH3吸附量降低，另一方面使NH3發(fā)生過度氧化，共同造成催化劑活性下降。
　　3、對(duì)于銅基催化劑，NH3分子會(huì)以分子態(tài)形式吸附在表面的Lewis酸性位CuT位上。在吸附空位較多時(shí)，NH3與S