【摘要】：隨著我國工業(yè)的發(fā)展以及汽車使用量的增長,大量的煤炭和石油被燃燒使用,燃燒后產(chǎn)生的尾氣對地球的大氣產(chǎn)生了嚴(yán)重的污染。隨之而來的一系列的如酸雨,霧霾,全球氣候變暖等大氣污染問題對我國人民的生活以及整個(gè)人類社會的發(fā)展產(chǎn)生了巨大的影響。可以說大氣的污染威脅著我們的身體健康和生活環(huán)境。氮氧化物(NOx)就是大氣污染物中的主要一種,主要包括NO和NO2以及少量的N2O。我國對氮氧化物的排放也變得很嚴(yán)格。氨氣選擇性催化還原氮氧化物法(NH3-SCR)是一種成熟可靠、效率高、選擇性好并且具有良好的性價(jià)比的脫硝方法。雖然V-W(Mo)/TiO2催化劑在火電廠上已經(jīng)得到了成熟的應(yīng)用,但是釩系催化劑仍然存在著操作溫度較高、操作溫度窗口較窄、高溫時(shí)N2選擇性下降,以及SO2向SO3氧化等問題。因此,效果良好的新型NH3-SCR催化劑的開發(fā)仍然是我們應(yīng)該努力的方向。本文第三章制備了幾種氧化性不同的單一金屬氧化物。通過不同氧化性的單一金屬氧化物活性的對比,發(fā)現(xiàn)金屬氧化物催化劑的氧化性對于NH3-SCR具有重要作用。氧化性較好的金屬氧化物催化劑往往在低溫下具有良好NH3-SCR催化反應(yīng)活性,但是在反應(yīng)的時(shí)候會生成大量的NO2和N2O造成其N2選擇性較差。選擇氧化性強(qiáng)低溫活性好的MnOx來進(jìn)行改性,其中沉淀法合成的MnOx主要為Mn5O8,而通過水熱合成法合成的MnOx主要為MnO2。水熱法合成的MnOx雖然較沉淀法合成的MnOx活性有了進(jìn)一步提高,但是其反應(yīng)的選擇性依然較差。通過對沉淀法合成的MnOx進(jìn)行硫酸處理制備了SO42-/MnOx催化劑,大大地提高了反應(yīng)的選擇性與活性。通過一系列的表征發(fā)現(xiàn)SO42-的引入對MnOx起到了鈍化催化劑的作用,在降低MnOx氧化性的同時(shí)還提高了MnOx表面氧的量從而提高了 MnOx的催化活性。本文第四章制備了一系列酸性不同的金屬氧化物。通過對這些酸性不同的金屬氧化物催化劑進(jìn)行NH3-SCR活性評價(jià),發(fā)現(xiàn)金屬氧化物的酸性對于反應(yīng)具有重要的作用。酸性較強(qiáng)的金屬氧化物往往具有較好的高溫活性,而且其N2選擇性較高。選擇Fe2O3對其進(jìn)行酸處理制備了SO42-/Fe2O3超強(qiáng)酸催化劑。硫酸處理后的SO42-/Fe2O3催化劑在活性與選擇性上也有了很大的提高,并進(jìn)行一系列的表征來對SO42-/Fe2O3催化劑進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)SO42-的引入在提高Fe203的酸性的同時(shí)也提高了催化劑表面活性氧的含量從而提高了其反應(yīng)的活性。本文第五章選擇了在低溫下具有優(yōu)勢的一系列的Mn系復(fù)合金屬氧化物與高溫活性較好的Ce系復(fù)合金屬氧化物。通過對這兩個(gè)系列的復(fù)合金屬氧化物進(jìn)行活性評價(jià)發(fā)現(xiàn),Mn系的復(fù)合金屬氧化物雖然在低溫的時(shí)候具有較好的NO轉(zhuǎn)化率。但是,在反應(yīng)過程中會生產(chǎn)大量的副產(chǎn)物從而降低了反應(yīng)的N2選擇性。Ce系復(fù)合金屬氧化物催化劑具有較好的高溫活性和N2選擇性。進(jìn)一步選擇了MnFeOx復(fù)合金屬氧化物對其進(jìn)行酸化處理制備了SO42-/MnFeOx催化劑。SO42-/MnFeOx雖然在低溫活性上有所下將,但是在較高溫度的活性與選擇性卻有了很大的提升。本文第六章選擇了幾種前期制備的單一金屬氧化物、復(fù)合金屬氧化物、改性后的單一金屬氧化物。然后通過三種不同的組合方式制備出組合催化劑并對其進(jìn)行NH3-SCR活性評價(jià)。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在對催化劑進(jìn)行組合時(shí),往往是將酸性較好的高溫活化劑放置在前半段,將氧化性較好的低溫催化劑放放置在后半段而組合成的催化劑具有最好的催化活性與選擇性。
[Abstract]:With the development of China's industry and the growth of automobile usage, a great deal of coal and oil are used for combustion, and the tail gas produced after combustion produces serious pollution to the earth's atmosphere. The ensuing series of air pollution problems, such as acid rain, haze and global warming, have a great impact on our people's lives and the development of the whole human society. It can be said that the pollution of the atmosphere threatens our health and living environment. Nitrogen oxides (NOx) are one of the main pollutants in atmospheric pollutants, mainly including NO and NO2 and a small amount of N2O. Our country's emission of nitrogen oxides has also become very strict. Ammonia-selective catalytic reduction of nitrogen oxide (NH3-SCR) is a kind of denitration method with reliable, high efficiency, good selectivity and good cost performance. Although the V-W (Mo)/ TiO2 catalyst has been applied in thermal power plant, it still has the problems of high operating temperature, narrow operating temperature window, selective decrease of N2 at high temperature, oxidation of SO2 to SO3, etc. Therefore, the development of a novel NH3-SCR catalyst with good effect is still the direction we should strive for. In the third chapter, several kinds of single metal oxides with different oxidizability are prepared. It is found that the oxidation of metal oxide catalysts plays an important role in NH3-SCR by comparison of the activity of a single metal oxide with different oxidation properties. The oxidation-resistant metal oxide catalysts tend to have good NH3-SCR catalytic reaction activity at low temperatures, but a large number of NO2 and N2O are generated during the reaction resulting in poor N2 selectivity. The MnOx synthesized by the precipitation method is Mn5O8, and MnOx synthesized by hydrothermal synthesis is mainly MnO2. The MnOx synthesized by hydrothermal method has further improved MnOx activity, but its selectivity is still poor. Through the sulfuric acid treatment of the MnOx synthesized by the precipitation method, the SO42-/ MnOx catalyst is prepared, and the selectivity and the activity of the reaction are greatly improved. By means of a series of characterization, it has been found that the introduction to MnOx plays a role in passivating the catalyst, while reducing MnOx oxidation, increasing the amount of oxygen on the surface of MnOx so as to improve the catalytic activity of MnOx. In the fourth chapter, a series of acid different metal oxides are prepared. Through the NH3-SCR catalytic activity evaluation of these acidic metal oxide catalysts, it was found that the acidity of metal oxides plays an important role in the reaction. Metal oxides with stronger acidity tend to have better high temperature activity, and their N2 selectivity is higher. Fe _ 2O _ 3 superacid catalyst was prepared by acid treatment of Fe2O3. After the sulfuric acid treatment, the Fe-/ Fe 2O 3 catalyst is greatly improved in activity and selectivity, and a series of characterization is carried out to analyze the SO42-/ Fe2O3 catalyst, It has been found that the introduction of hydrogen peroxide in the improvement of the acidity of Fe203 also increases the content of active oxygen species on the surface of the catalyst, thereby increasing the activity of its reaction. In the fifth chapter, a series of Mn-based composite metal oxides with good high-temperature activity are selected at low temperature. Through the active evaluation of the composite metal oxides of these two series, the composite metal oxide of Mn series has better NO conversion rate at low temperature. However, a large number of by-products are produced during the reaction, thereby reducing the N2 selectivity of the reaction. The Ce series composite metal oxide catalyst has better high temperature activity and N2 selectivity. The MnFeOx composite metal oxide is further selected to acidify it to prepare the Ni-/ MnFeOx catalyst. Although Fe-/ MnFeOx has been reduced at low temperature activity, the activity and selectivity at higher temperatures are greatly improved. In Chapter 6, we select a single metal oxide, composite metal oxide and modified single metal oxide. The combined catalyst was then prepared by three different combinations and the NH3-SCR activity was evaluated. Experiments show that when the catalyst is combined, the high-temperature active agent with good acidity is often placed in the front half section, and the catalyst which is formed by placing the low-temperature catalyst with good oxidation resistance in the second half section has the best catalytic activity and selectivity.
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：O643.36

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