本文關鍵詞：鈷鈦及鈰鈦催化劑的制備及其脫硝性能研究

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【摘要】：目前對于燃煤電廠氮氧化物(NOx)脫除最為有效的方法是以NH3為還原劑的選擇性催化還原(NH3-SCR)技術(shù)。廣泛應用的NH3-SCR脫硝催化劑為V2O5-WO3/TiO2,但由于該釩系催化劑僅適用于中高溫工況和廢棄后處理不當易對環(huán)境造成污染等原因,使得科研工作者對無釩且低溫脫硝效果良好的催化劑的研究顯得十分必要。本實驗以探討氧空位對NH3-SCR反應的促進作用及進一步提高鉆鈦和鈰鈦催化劑的低溫脫硝活性為目的,提出制備摻雜型和負載型鈷鈦、鈰鈦催化劑的思路,并對其進行脫硝活性評價和反應過程分析。本實驗采用溶膠凝膠法和浸漬法制備了鈷元素摻雜TiO2催化劑(Co-Ti)和以TiO2為載體的鈷負載催化劑(Co/Ti),利用固定床測試系統(tǒng)測試兩者的NH3-SCR脫硝活性,并結(jié)合一系列現(xiàn)代分析測試手段對催化劑進行系統(tǒng)研究。研究發(fā)現(xiàn)Co-Ti催化劑具有較好的低溫脫硝活性。對比并分析Co-Ti和Co/Ti催化劑的X射線衍射(XRD)圖譜、X射線光電子能譜(XPS)以及光致發(fā)光(PL)光譜可知,Co-Ti催化劑中Co2+摻雜進入TiO2晶格內(nèi)部并取代Ti4+,促使該催化劑產(chǎn)生較多的氧空位,而氧空位可吸附并活化氧氣產(chǎn)生化學吸附氧物種。結(jié)合電子順磁共振(EPR)結(jié)果可知,由于Co-Ti催化劑中Co2+的摻雜使得該催化劑表面的超氧自由基數(shù)量增多,從而促進超氧自由基與吸附態(tài)的NO反應生成較多的SCR中間產(chǎn)物硝基類物種,從而促進了NH3-SCR反應的進行。因此,Co-Ti催化劑的脫硝活性優(yōu)于Co/Ti催化劑的脫硝活性�；阝掆伌呋瘎┑难芯拷Y(jié)果,實驗又以提高鈰鈦催化劑的低溫脫硝活性為目的,采用溶膠凝膠法和浸漬法制備了摻雜型鈰鈦催化劑(Ce-Ti)和負載型鈰鈦催化劑(Ce/Ti),并對催化劑進行脫硝活性評價。研究結(jié)果表明,Ce-Ti催化劑具有較好的低溫脫硝活性,在240℃時就可達到95%以上的NO脫除效率。利用一系列分析測試手段對催化劑進行分析測試。拉曼(Raman)和XPS結(jié)果表明,Ce-Ti催化劑中存在Ce-O-Ti結(jié)構(gòu),而且產(chǎn)生了較多對NH3-SCR反應有利的Ce3+和化學吸附氧物種。PL和EPR結(jié)果表明,Ce-Ti催化劑具有最多的Ce-口-Ti型氧空位,而且Ce-口一Ce型氧空位和Ti-口-Ti型氧空位并不能有效的產(chǎn)生超氧自由基,只有Ce-口-Ti型氧空位可以有效的吸附和活化氧氣產(chǎn)生較多的超氧自由基,從而促進NH3-SCR反應的進行。
【關鍵詞】：低溫NH_3-SCR 脫硝催化劑 溶膠凝膠法 氧空位 超氧自由基
【學位授予單位】：南京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：X773;O643.36
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-23
• 1.1 課題研究背景11-14
• 1.1.1 氮氧化物的來源與危害11-12
• 1.1.2 我國燃煤電廠氮氧化物的排放現(xiàn)狀12
• 1.1.3 燃煤電廠氮氧化物的減排控制技術(shù)12-14
• 1.2 NH_3-SCR技術(shù)14-16
• 1.2.1 NH_3-SCR煙氣脫硝技術(shù)原理14-15
• 1.2.2 NH_3-SCR煙氣脫硝技術(shù)反應過程15-16
• 1.3 NH_3-SCR脫硝催化劑研究進展16-21
• 1.3.1 V_2O_5-WO_3(MoO_3)/TiO_2催化劑16-17
• 1.3.2 非釩基金屬氧化物催化劑17-20
• 1.3.3 分子篩催化劑20-21
• 1.4 課題的研究目的、思路和主要內(nèi)容21-23
• 1.4.1 研究目的21
• 1.4.2 研究思路21-22
• 1.4.3 研究內(nèi)容22-23
• 2 實驗23-31
• 2.1 實驗材料23-24
• 2.1.1 主要試劑23-24
• 2.1.2 主要儀器24
• 2.2 催化劑的制備24-26
• 2.2.1 鈷鈦催化劑的制備24-25
• 2.2.2 鈰鈦催化劑的制備25-26
• 2.3 實驗采用的表征分析方法26-29
• 2.3.1 X射線衍射(XRD)26-27
• 2.3.2 高分辨透射電鏡(HRTEM)27
• 2.3.3 激光拉曼光譜(Raman)27
• 2.3.4 傅立葉變換紅外光譜分析(FT-IR)27
• 2.3.5 光致發(fā)光光譜(PL)27-28
• 2.3.6 X射線光電子能譜(XPS)28
• 2.3.7 氨氣程序升溫脫附(NH_3-TPD)28
• 2.3.8 電子順磁共振分析(EPR)28-29
• 2.3.9 紫外可見漫反射光譜(UV-vis)29
• 2.4 催化劑活性評價29-31
• 2.4.1 催化劑脫硝活性評價29-30
• 2.4.2 催化劑NO氧化能力測試30-31
• 3 摻雜型與負載型鉆鈦催化劑的制備及其脫硝性能研究31-50
• 3.1 實驗31
• 3.2 結(jié)果和討論31-48
• 3.2.1 鈷鈦催化劑脫硝性能評價31-33
• 3.2.2 催化劑X射線衍射分析33-35
• 3.2.3 催化劑透射電鏡及高倍透射電鏡分析35-36
• 3.2.4 催化劑拉曼光譜分析36-37
• 3.2.5 催化劑傅立葉變換紅外光譜分析37-38
• 3.2.6 催化劑氧空位分析38-39
• 3.2.7 催化劑脈沖瞬態(tài)反應39-40
• 3.2.8 催化劑元素價態(tài)分析40-43
• 3.2.9 氨氣程序升溫脫附分析43-44
• 3.2.10 催化劑超氧自由基分析44-45
• 3.2.11 原位紅外分析45-47
• 3.2.12 鈷鈦催化劑NO氧化能力測試47-48
• 3.3 摻雜型鉆鈦催化劑NH_3-SCR反應促進過程分析48-49
• 3.4 本章小結(jié)49-50
• 4 摻雜型與負載型鈰鈦催化劑的制備及其脫硝性能研究50-65
• 4.1 實驗50
• 4.2 結(jié)果和討論50-64
• 4.2.1 鈰鈦催化劑脫硝性能分析50-52
• 4.2.2 催化劑X射線衍射分析52-54
• 4.2.3 催化劑UV-vis分析54-56
• 4.2.4 催化劑拉曼光譜分析56
• 4.2.5 催化劑氧空位分析56-58
• 4.2.6 催化劑元素價態(tài)分析58-60
• 4.2.7 催化劑超氧自由基分析60-62
• 4.2.8 原位紅外分析62-63
• 4.2.9 鈰鈦催化劑NO氧化能力測試63-64
• 4.3 本章小結(jié)64-65
• 5 結(jié)論與展望65-67
• 5.1 結(jié)論65-66
• 5.2 主要創(chuàng)新點66
• 5.3 展望66-67
• 致謝67-68
• 參考文獻68-75
• 附錄75

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6 王們蘆;陳雄波;王海強;劉越;吳忠標;;鈰改性鈦基納米管的脫硝活性及抗堿金屬中毒性能研究[A];2013中國環(huán)境科學學會學術(shù)年會論文集（第七卷）[C];2013年

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1 記者 劉凌;長株潭首個火電 脫硝改造工程竣工[N];湖南日報;2012年

2 冉冉;水泥脫硝被稱為“三無”項目的苦澀[N];中國建材報;2013年

3 見習記者 吳松;環(huán)保新政 提升脫硝產(chǎn)業(yè)迎新機遇[N];中國經(jīng)濟導報;2011年

4 吳松;環(huán)保新政下 脫硝產(chǎn)業(yè)迎來新機遇[N];江蘇經(jīng)濟報;2011年

5 本報記者 趙引德;脫硝催化劑企業(yè)“跑馬圈地”[N];中國化工報;2011年

6 證券時報記者 陳鍇;電廠脫硝進展提速 環(huán)保企業(yè)受益在望[N];證券時報;2011年

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8 本報記者 張玉蕾;脫硝電價應避免“一刀切”[N];中國電力報;2011年

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5 曹慶喜;氣體添加劑對選擇性非催化還原脫硝反應過程影響的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2009年

6 任雯;硫酸亞鐵SCR催化劑脫硝機理及制備研究[D];清華大學;2010年

7 李攀;V_2O_5/AC催化劑脫硝過程中若干重要問題的研究[D];北京化工大學;2012年

8 陳鎮(zhèn)超;基于尿素還原劑的選擇性非催化還原高效脫硝技術(shù)的實驗研究[D];浙江大學;2012年

9 李云濤;氟摻雜氧化釩/氧化鈦催化劑制備及其低溫脫硝過程研究[D];南京理工大學;2010年

10 陳雄波;鈰改性鈦基納米管的脫硝活性及抗堿/堿土金屬中毒性能研究[D];浙江大學;2012年

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1 王偉;應用于城市隧道的除塵脫硝技術(shù)及關鍵設備研究[D];浙江大學;2015年

2 易檢長;煙氣SCR脫硝反應裝置仿真模擬及PIV試驗研究[D];湖南工業(yè)大學;2015年

3 程鵬飛;LNB+SCR聯(lián)合脫硝技術(shù)在某燃煤鍋爐脫硝改造中的應用研究[D];蘭州大學;2015年

4 王濤;空氣預熱器SCR脫硝適應性及催化劑的試驗研究[D];山東大學;2015年

5 范燕榮;燃料型還原氣脫硝反應特性研究[D];山東大學;2015年

6 閆棟;納米陶瓷負載釩系催化劑的制備與脫硝特性的實驗研究[D];華北電力大學;2015年

7 周強強;SCR脫硝系統(tǒng)煙道氣動流場數(shù)值研究[D];大連海事大學;2015年

8 王永剛;岱海電廠二號600MW亞臨界燃煤機組脫硝改造工程可行性分析及脫硝設備安裝調(diào)試監(jiān)理[D];華北電力大學;2015年

9 馮強;600MW鍋爐SCR脫硝改造研究[D];華北電力大學;2015年

10 朱洪震;660MW火電機組SCR脫硝系統(tǒng)性能優(yōu)化數(shù)值模擬研究[D];南昌大學;2015年

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