本文關鍵詞：錳基催化劑研制及其低溫選擇性催化還原NO_X機理研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 氨氣選擇性催化還原NOx(Selective Catalytic Reduction of NOx by ammonia,NH_3-SCR)是一種有效的固定源高溫煙氣脫硝技術。如何在低溫條件下(150℃)實現煙氣脫硝是國內外學術界和工業(yè)界研究的熱點。本文模擬固定源煙氣排放特征,開展低溫NH_3-SCR錳基催化劑的研制及其反應機理的研究。通過催化劑配方和制備工藝的篩選優(yōu)化,研制出負載型MnOX/TiO_2和非負載型MnOX兩類催化劑,利用N2吸附比表面積測試(BET)、X射線衍射(XRD)、X射線光電子能譜(XPS)和原位漫反射傅立葉變換紅外光譜(DRIFTS)等方法對催化劑進行了系統(tǒng)表征,結合催化劑活性評價結果,初步探討了低溫NH_3-SCR的反應機理。主要研究成果如下: 采用浸漬法制備的負載型MnOX/TiO_2催化劑具有良好的低溫NH_3-SCR性能,100℃時即有70%的NOX去除效果,150～200℃溫度區(qū)間內NOX轉化率接近100%。研究表明前驅體對MnOX/TiO_2的低溫活性有顯著影響;采用乙酸錳為前驅體的MnOX/TiO_2低溫活性明顯優(yōu)于硝酸錳為前驅體制備的催化劑,前者表面較高的Mn原子濃度和無定形Mn2O3物種是該催化劑具有優(yōu)異低溫活性的主要原因。 采用流變相法制備的非負載型MnOX催化劑具有優(yōu)異的低溫NH_3-SCR活性,在50℃時NOX轉化率達60%,80℃時NOX接近100%轉化。通過對新鮮樣品的表征分析,該催化劑活性中心為MnO_2微晶,晶粒大小為10nm左右,其晶格常數符合ε-MnO_2的晶體特征。 DRIFTS研究表明,低溫條件下(150℃)NH_3在非負載型MnOX催化劑表面形成的吸附NH_3物種和NH4+都能參與SCR反應;NO在MnOX催化劑表面形成的橋式硝基-亞硝酸鹽物種和表面吸附的NO_2物種可與催化劑表面的NH_3吸附物種反應,而雙齒硝酸鹽物種則不能被NH_3還原。研究進一步明確了NH_3在MnOX催化劑表面的吸附活化是SCR反應的初始步驟,而NO氧化為表面弱吸附的NO_2和橋式硝基-亞硝酸鹽物種的過程則是整個SCR反應的控制步驟,在此基礎上提出了非負載型MnOX催化劑上低溫NH_3-SCR可能的反應路徑。
【關鍵詞】：固定源 脫硝 低溫 選擇性催化還原 錳基催化劑
【學位授予單位】：清華大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2007
【分類號】：O643.36
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 前言9-25
• 1.1 引言9-10
• 1.2 固定源NO_X 控制技術10-12
• 1.2.1 低NO_X 燃燒技術10
• 1.2.2 煙氣脫硝技術10-12
• 1.3 NH_3 選擇性催化還原NO_X 技術12-20
• 1.3.1 NH_3-SCR 技術原理12-15
• 1.3.2 NH_3-SCR 催化劑15-19
• 1.3.3 NH_3-SCR 系統(tǒng)19-20
• 1.4 低溫錳基催化劑NH_3-SCR 技術研究進展20-22
• 1.4.1 傳統(tǒng)NH_3-SCR 技術和低溫NH_3-SCR 技術20-21
• 1.4.2 低溫錳基催化劑研究進展21-22
• 1.5 本研究的目的、意義和內容22-25
• 1.5.1 研究目的和意義22-23
• 1.5.2 研究內容和技術路線23-25
• 第2章 實驗系統(tǒng)和方法25-33
• 2.1 化學試劑和藥品25
• 2.2 實驗主要儀器設備25-27
• 2.2.1 煙氣分析儀25-27
• 2.2.2 原位漫反射傅立葉變換紅外光譜儀27
• 2.3 催化劑的制備方法27-28
• 2.3.1 負載型催化劑的制備方法28
• 2.3.2 非負載型催化劑的制備方法28
• 2.4 催化劑活性評價系統(tǒng)和方法28-30
• 2.5 催化劑表征方法30-33
• 2.5.1 催化劑BET 測定30
• 2.5.2 催化劑XRD 分析30
• 2.5.3 催化劑XPS 分析30
• 2.5.4 催化劑TG/DTA 分析30-31
• 2.5.5 催化劑TEM 和EDS 分析31
• 2.5.6 催化劑Raman 分析31
• 2.5.7 催化劑TPD 分析31
• 2.5.8 催化劑原位紅外DRIFTS 分析31-33
• 第3章 負載型MNO_X/TiO_2催化劑低溫選擇性催化還原NO_X33-45
• 3.1 引言33
• 3.2 實驗設計33
• 3.3 負載型MnO_X/TiO_2 催化劑低溫選擇性催化還原NO_X 活性研究33-38
• 3.3.1 不同前驅體對MnO_X/TiO_2 催化劑活性的影響33-34
• 3.3.2 錳負載量對MnO_X/TiO_2 催化劑活性的影響34-35
• 3.3.3 O_2 濃度對MnO_X/TiO_2 催化劑活性的影響35-36
• 3.3.4 煙氣流量對MnO_X/TiO_2 催化劑活性的影響36-37
• 3.3.5 H_2O 和SO_2 對MnO_X/TiO_2 催化劑活性的影響37-38
• 3.4 前驅體對MNO_X/TiO_2 催化劑表面物種和催化活性的影響38-43
• 3.4.1 催化劑物理參數的比較38-39
• 3.4.2 催化劑XRD 分析39-40
• 3.4.3 催化劑TG/DTA 分析40-41
• 3.4.4 催化劑XPS 分析41-42
• 3.4.5 催化劑上NH_3 吸附的FT-IR 分析42-43
• 3.4.6 前驅體對MnO_X/TiO_2 催化性能的影響小結43
• 3.5 本章小結43-45
• 第4章 非負載型MNO_X催化劑低溫選擇性催化還原NO_X45-65
• 4.1 引言45
• 4.2 實驗設計45
• 4.3 非負載型MNO_X 低溫選擇性催化還原NO_X45-53
• 4.3.1 焙燒溫度對MNO_X 催化劑活性的影響45-47
• 4.3.2 H_2O 和SO_2 共存對MNO_X 催化劑活性的影響47-48
• 4.3.3 SO_2 與NO 在MNO_X 催化劑上的競爭性吸附研究48-49
• 4.3.4 H_2O 對MNO_X 催化劑活性的影響49-51
• 4.3.5 H_2O 對MNO_X 催化劑活性影響的機理分析51-53
• 4.4 非負載型MNO_X 催化劑的表征53-58
• 4.4.1 XPS 分析53-54
• 4.4.2 Raman 分析54-55
• 4.4.3 TEM 分析55-57
• 4.4.4 非負載型MNO_X 催化劑表征小結57-58
• 4.5 非負載型MNO_X 催化劑抗水性能研究58-63
• 4.5.1 機械混合PTFE 對MNO_X 催化劑抗水性能的影響58-60
• 4.5.2 添加疏水材料對MNO_X 催化劑抗水性能的影響60-62
• 4.5.3 添加助劑對MNO_X 催化劑抗水性能的影響62-63
• 4.6 本章小結63-65
• 第5章 MNO_X催化劑低溫選擇性催化還原NO_X機理研究65-81
• 5.1 引言65
• 5.2 實驗設計65-66
• 5.2.1 MNO_X 催化劑上反應物吸附態(tài)研究實驗65
• 5.2.2 MNO_X 催化劑上瞬態(tài)DRIFTS 實驗65-66
• 5.2.3 MNO_X 催化劑上穩(wěn)態(tài)DRIFTS 實驗66
• 5.3 反應物NH_3、NO 和O_2 在MNO_X 催化劑表面的吸附態(tài)研究66-72
• 5.3.1 NH_3 的吸附態(tài)DRIFTS 研究66-67
• 5.3.2 NH_3＋O_2 的吸附態(tài)DRIFTS 研究67-68
• 5.3.3 NO 的吸附態(tài)DRIFTS 研究68-71
• 5.3.4 NO＋O_2 的吸附態(tài)DRIFTS 研究71-72
• 5.4 瞬態(tài)反應DRIFTS 研究72-75
• 5.4.1 低溫附飽和NH_3 后通入NO 的瞬態(tài)DRIFTS 研究72-73
• 5.4.2 低溫吸附飽和NH_3 后通入NO＋O_2 的瞬態(tài)DRIFTS 研究73-74
• 5.4.3 低溫吸附飽和NO＋O_2 后通入NH_3 的瞬態(tài)DRIFTS 研究74
• 5.4.4 低溫吸附飽和NO＋O_2 后通入NH_3＋O_2 的瞬態(tài)DRIFTS 研究74-75
• 5.5 穩(wěn)態(tài)反應DRIFTS 研究75-77
• 5.5.1 低溫NH_3＋NO 反應的穩(wěn)態(tài)DRIFTS 研究76-77
• 5.5.2 低溫NH_3＋NO＋O_2 反應的穩(wěn)態(tài)DRIFTS 研究77
• 5.6 MNO_X 催化劑上低溫NH_3-SCR 反應路徑推測77-78
• 5.7 本章小結78-81
• 第6章 結論和建議81-83
• 6.1 結論81-82
• 6.2 建議82-83
• 參考文獻83-90
• 致謝90-91
• 個人簡歷、在學期間發(fā)表的學術論文與研究成果91

【引證文獻】

中國期刊全文數據庫 前2條

1 耿春香;劉文蓉;柴倩倩;王陳瓏;;Mn-Ce/TiO_2低溫脫硝催化劑的性能[J];化工進展;2012年06期

2 耿春香;劉文蓉;張丙華;柴倩倩;;載體成型條件對低溫脫硝Mn-Ce/TiO_2催化劑的影響[J];化工進展;2012年07期

中國博士學位論文全文數據庫 前1條

1 管斌;低溫選擇性催化還原氮氧化物的基礎研究[D];上海交通大學;2012年

  本文關鍵詞：錳基催化劑研制及其低溫選擇性催化還原NO_X機理研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：318708