本文關(guān)鍵詞：納米Mn-Ce氧化物脫硝性能及協(xié)同催化機(jī)理研究

  更多相關(guān)文章： 納米結(jié)構(gòu) MnOx CeO_2 脫硝 SCR 協(xié)同作用

【摘要】：日益惡化的環(huán)境使大氣污染防治問題越來越受到重視,日益嚴(yán)格的NOx排放標(biāo)準(zhǔn)給大氣污染治理提出了更高的要求。目前應(yīng)用最為廣泛的V2O5-WO3/TiO2系SCR催化劑越發(fā)無法適應(yīng)新的脫硝環(huán)境,無法滿足新的脫硝性能需求。探索出新型煙氣脫硝技術(shù)和煙氣脫硝催化劑已迫在眉睫。本文通過兩個(gè)方面制備出新型催化劑:1、利用納米結(jié)構(gòu)優(yōu)勢,從催化劑微觀結(jié)構(gòu)優(yōu)化催化性能。2、利用最具脫硝潛力的Mn、Ce氧化物作為活性組分替代V,增強(qiáng)催化劑活性。首先,采用水熱法制備納米結(jié)構(gòu)的CeO_2催化劑。通過反復(fù)實(shí)驗(yàn)校正,最終制備出納米粒子和納米棒狀CeO_2催化劑。以商用CeO_2作為參比,研究了結(jié)構(gòu)對(duì)催化劑性能的影響。結(jié)果表明,催化劑微觀粒子越小,催化性能越強(qiáng),但抗高溫失活性能有所下降。對(duì)催化劑進(jìn)行BET表征發(fā)現(xiàn),納米結(jié)構(gòu)能夠明顯增大催化劑比表面積,但大部分為1-2nm的微孔結(jié)構(gòu),對(duì)催化性能沒有明顯的提升作用。利用XPS、NH_3-TPD和電鏡表征各催化劑后發(fā)現(xiàn),納米棒狀CeO_2表面具有最多的酸性位和表面吸附氧。電化學(xué)性能測試方面,納米棒狀CeO_2具有更多的活性分子,使得棒狀催化劑能夠在低溫和中高溫區(qū)表現(xiàn)出最好的催化性能。但也由于粒子較小,對(duì)溫度的敏感性比較高,更加容易高溫失活。其次研究了Mn負(fù)載對(duì)催化劑性能的影響。同樣利用水熱法,以KMnO4為原料,將Mn負(fù)載到了納米結(jié)構(gòu)CeO_2表面。電鏡結(jié)果顯示,Mn是以包裹的形式負(fù)載到CeO_2表面。Mn負(fù)載后催化劑微觀離子變大,增大了催化劑的孔徑和比表面積,一定程度上促進(jìn)了催化性能的提升。CeO_2基體形貌幾乎沒有改變,MnOx在表層以片狀結(jié)構(gòu)存在,且呈現(xiàn)+2、+3和+4多種價(jià)態(tài)。Mn負(fù)載后催化劑表現(xiàn)出了良好的低溫催化活性,同時(shí)降低了高溫失活效應(yīng)的起始溫度。通過電化學(xué)分析知道Mn具有更強(qiáng)的氧化還原性能和循環(huán)性能,負(fù)載量比較大的納米棒狀催化劑,表現(xiàn)出了更好的催化劑活性。最后研究了催化劑中Mn、Ce之間的協(xié)同作用機(jī)理。實(shí)驗(yàn)對(duì)比了負(fù)載前后催化劑和純MnOx的脫硝性能。結(jié)果顯示,復(fù)合催化劑性能不僅高于純納米CeO_2,還表現(xiàn)出了比純MnOx更高的催化活性,證明了催化劑不同成分間協(xié)同作用的存在。復(fù)合催化劑的熱重分析結(jié)果同樣證明了Mn、Ce之間存在明顯的協(xié)同效應(yīng)。根據(jù)Mn、Ce催化劑的催化機(jī)理,分析得出了復(fù)合催化劑脫硝協(xié)同作用機(jī)理:Mn氧化物充當(dāng)活性物質(zhì),通過自身氧化還原的循環(huán)作用完成脫硝反應(yīng);Ce氧化物作為助催化劑,以強(qiáng)氧化性能促進(jìn)MnOx的氧化,以高的儲(chǔ)氧能力為催化反應(yīng)補(bǔ)充吸附氧,自身被MnOx還原。還原得到的Ce2O3經(jīng)過O2氧化為CeO_2,并進(jìn)一步轉(zhuǎn)化O2為吸附氧。
【關(guān)鍵詞】：納米結(jié)構(gòu) MnOx CeO_2 脫硝 SCR 協(xié)同作用
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X701;O643.36
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-10
• 1 緒論10-26
• 1.1 研究背景10-16
• 1.1.1 氮氧化物來源11-12
• 1.1.2 氮氧化物危害12-13
• 1.1.3 氮氧化物排放量現(xiàn)狀與排放標(biāo)準(zhǔn)13-15
• 1.1.4 氮氧化物控制技術(shù)15-16
• 1.2 NH_3-SCR脫硝工藝簡述16-18
• 1.3 SCR催化劑表面反應(yīng)原理研究18-19
• 1.4 催化劑組分研究19-22
• 1.4.1 貴金屬催化劑19-20
• 1.4.2 分子篩催化劑20
• 1.4.3 活性炭催化劑20-21
• 1.4.4 金屬氧化物催化劑21-22
• 1.5 催化劑結(jié)構(gòu)研究22-23
• 1.5.1 納米級(jí)活性組分研究22
• 1.5.2 納米級(jí)載體研究22-23
• 1.6 研究目的和內(nèi)容23-26
• 1.6.1 研究目的23
• 1.6.2 研究內(nèi)容23-26
• 2 實(shí)驗(yàn)材料與方法26-34
• 2.1 引言26
• 2.2 實(shí)驗(yàn)材料和設(shè)備26-27
• 2.3 催化劑制備27-29
• 2.3.1 納米CeO_2催化劑制備28
• 2.3.2 Mn-Ce催化劑的制備28-29
• 2.4 催化劑表征29-30
• 2.4.1 物相分析29
• 2.4.2 顯微形貌結(jié)構(gòu)分析29
• 2.4.3 比表面積與孔結(jié)構(gòu)分析29
• 2.4.4 表面酸性位分析29-30
• 2.4.5 熱性能分析30
• 2.4.6 表面原子分析30
• 2.5 催化劑性能測試30-34
• 2.5.1 催化劑電化學(xué)性能測試30-31
• 2.5.2 催化劑活性測試31-34
• 3 結(jié)構(gòu)對(duì)CeO_2催化劑性能影響34-48
• 3.1 引言34
• 3.2 催化劑性能表征34-43
• 3.2.1 催化劑物相分析（XRD）34-35
• 3.2.2 催化劑形貌分析（SEM）35-37
• 3.2.3 催化劑比表面積和孔結(jié)構(gòu)分析（BET）37-39
• 3.2.4 催化劑表面原子分析(XPS)39-41
• 3.2.5 催化劑熱性能分析（TGA）41-42
• 3.2.6 催化劑表面酸性位分析（NH_3-TPD）42-43
• 3.3 催化劑性能測試43-47
• 3.3.1 催化劑電化學(xué)性能測試43-45
• 3.3.2 催化劑活性測試45-47
• 3.4 本章小結(jié)47-48
• 4 Mn負(fù)載對(duì)催化劑性能影響研究48-60
• 4.1 引言48
• 4.2 催化劑性能表征48-55
• 4.2.1 負(fù)載后催化劑物相分析（XRD）48-49
• 4.2.2 負(fù)載后催化劑形貌分析（SEM、TEM）49-51
• 4.2.3 負(fù)載后催化劑比表面積和孔結(jié)構(gòu)分析（BET）51-53
• 4.2.4 Mn-Ce催化劑表面原子分析(XPS)53-55
• 4.3 催化劑性能測試55-58
• 4.3.1 Mn-Ce催化劑電化學(xué)性能測試55-56
• 4.3.2 Mn-Ce催化劑活性測試56-58
• 4.4 本章小結(jié)58-60
• 5 復(fù)合催化劑脫硝過程Mn、Ce協(xié)同作用研究60-68
• 5.1 引言60-61
• 5.2 催化劑Mn-Ce協(xié)同作用研究61-64
• 5.2.1 Mn-Ce催化劑熱性能分析61-62
• 5.2.2 Mn-Ce催化劑協(xié)同催化性能分析62-63
• 5.2.3 復(fù)合催化劑協(xié)同機(jī)理63-64
• 5.3 煅燒對(duì)協(xié)同作用影響研究64-65
• 5.4 本章小結(jié)65-68
• 6 結(jié)論及展望68-70
• 6.1 結(jié)論68
• 6.2 工作展望68-70
• 致謝70-72
• 參考文獻(xiàn)72-80
• 附錄80
• A. 作者攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄80
• B. 作者攻讀碩士學(xué)位期間申請的發(fā)明專利80
• C. 作者攻讀碩士學(xué)位期間參與的科研項(xiàng)目80

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本文編號(hào)：538467