【摘要】：煤等化石燃料的大規(guī)模使用,使得環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)峻,其主要產(chǎn)物是碳氧化物、氮氧化物和硫氧化物,其中以氮氧化物(NO_x)的危害最為嚴(yán)重,NO_x是光化學(xué)煙霧及酸雨的來(lái)源之一,也是臭氧層破壞的重要因素,如何高效轉(zhuǎn)化NO_x是當(dāng)前研究熱門(mén)。當(dāng)下,煙氣脫硝技術(shù)在NO_x控制方面應(yīng)用較為廣發(fā),技術(shù)比較成熟,而氨氣選擇性催化還原法最為成熟的煙氣脫硝技術(shù),他以NH_3為還原劑,優(yōu)先選擇性催化還原NO_x生成綠色、無(wú)毒、無(wú)害的N_2,簡(jiǎn)稱(chēng)NH_3-SCR。催化劑的投入占氨氣選擇性催化還原技術(shù)的60%,一次該技術(shù)關(guān)鍵是催化劑的選擇,催化劑的選擇至關(guān)重要。金屬氧化物材料易得、成本較低,但比表面積限制了其催化活性。ZIF-8合成方法簡(jiǎn)單,具有遠(yuǎn)超一般金屬氧化物催化劑的比表面積、有序的孔結(jié)構(gòu),以及卓越的水熱穩(wěn)定性,具有作為金屬氧化物載體的潛在可能性。本論文以ZIF-8為基礎(chǔ),通過(guò)浸漬法將金屬元素Mn、Fe引入到ZIF-8中,合成具有雙金屬位點(diǎn)的Mn@ZIF-8以及Fe@ZIF-8新材料。探究了其在選擇性催化還原NO_x中的催化活性,氮?dú)膺x擇性,考察了不同金屬負(fù)載量、活化溫度、氧氣體積對(duì)催化劑活性的影響及對(duì)H_2O和SO_2的耐受性,此外,本論文通過(guò)SEM、EDS、XRD、TGA、NH_3-TPD、H2-TPR及XPS對(duì)樣品進(jìn)行表征。研究結(jié)果表明以ZIF-8為載體的Mn@ZIF-8以及Fe@ZIF-8在較寬泛的溫度窗口內(nèi)均可實(shí)現(xiàn)較高的催化效率,且當(dāng)Mn的前驅(qū)體溶液添加量為0.8ml,Fe的前驅(qū)體添加量為0.6g,活化溫度為250℃時(shí)催化劑催化活性最高。同時(shí),Mn@ZIF-8及Fe@ZIF-8對(duì)SO_2均具有良好的耐受性,且移除SO_2后,氮氧化物轉(zhuǎn)化率均可恢復(fù)到原來(lái)水平。當(dāng)H_2O與SO_2同時(shí)引入時(shí),二者均出現(xiàn)了一定程度上的催化劑活性下降,但仍然保持著較高水平的氮氧化物轉(zhuǎn)化率。此外,本論文還嘗試了ZIF-8經(jīng)活化前后的脫硝性能,以及在ZIF-8上負(fù)載其它金屬元素(Cu)后的脫硝性能。ZIF-8不僅具有MOFs比表面積巨大,孔道結(jié)構(gòu)有序等優(yōu)點(diǎn),還具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性,以ZIF-8為載體,通過(guò)浸漬法合成的Mn@ZIF-8及Fe@ZIF-8作為新型催化劑具有廣闊的應(yīng)用前景。此外,本論文還對(duì)同為ZIFs材料的ZIF-67在作為脫硝催化劑方面的應(yīng)用進(jìn)行了探索,以ZIF-67作為前驅(qū)體,通過(guò)空氣氛圍下高溫煅燒與氮?dú)夥諊Ｗo(hù)下煅燒后低溫氧化兩種熱解方法制備了鈷類(lèi)氧化物催化劑,考察了它們?cè)诘蜏仉A段的催化活性、穩(wěn)定性及及對(duì)H_2O和SO_2的耐受性,探究了煅燒溫度及煅燒氛圍對(duì)催化劑催化活性的影響。此外,本論文通過(guò)SEM、BET、XRD、及XPS對(duì)樣品進(jìn)行了表征。研究結(jié)果表明兩種方法制備的鈷類(lèi)氧化物在低溫階段選擇性催化還原NO_x過(guò)程中均有優(yōu)良表現(xiàn),且兩種催化劑均具有良好的熱穩(wěn)定性,Co_xO_y(500℃)對(duì)SO_2及H_2O耐受性差,Co_xO_y(N_2 800℃)對(duì)SO_2及H20有一定的耐受性。相較于空氣氛圍下煅燒,氮?dú)夥諊Ｗo(hù)煅燒后低溫氧化法催化效果更好,且800℃煅燒的催化效果最優(yōu)。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：X701;TQ426
【圖文】：

邐鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司逡逑２．２催化劑活性評(píng)價(jià)逡逑選擇性催化還原實(shí)驗(yàn)在如圖２－１所示反應(yīng)床上進(jìn)行，催化劑填裝在８ｍｍ內(nèi)逡逑徑的石英管中，通過(guò)程序升溫控制器控溫的管式爐中加熱。通過(guò)質(zhì)量流量計(jì)使通逡逑入的模擬煙氣的總流量為ｌ00ｍｌ／ｍｉｎ，包含：５００ｐｐｍＮＯ，邋５００ｐｐｍＮＨ３，邋５％０２逡逑２００邋ｐｐｍＳ０２邋（當(dāng)需要時(shí)），５％Ｈ２０邋（當(dāng)需要時(shí)），地為平衡氣。通過(guò)填充不逡逑同高度的催化劑，使體積空速（Ｇａｓ邋Ｈｏｕｒｌｙ邋Ｓｐａｃｅ邋Ｖｅｌｏｃｉｔｙ，ＧＨＳＶ）為ｌＯＯＯＯ邋ＦＴ１，逡逑１４０００１１－１，２８０００１１－１。催化劑測(cè)試溫度范圍為１０（Ｍ５０°Ｃ，升溫速率１０°Ｃ／ｍｉｎ，逡逑并在每個(gè)溫度節(jié)點(diǎn)保持５０邋ｍｉｎ，使反應(yīng)平衡。ＮＯ，Ｎ０２，邋ＮＨ３濃度通過(guò)煙氣分析逡逑儀持續(xù)監(jiān)測(cè)，而Ｎ２０的濃度則通過(guò)氣相色譜儀測(cè)定，并根據(jù)２－１式計(jì)算氮氧化逡逑物轉(zhuǎn)化率

山東大學(xué)碩士學(xué)位論文逡逑根據(jù)Ｚｈａｎｇ［４８］等人的研究，不同負(fù)載量的Ｍｎ＠ＺＩＦ－８通過(guò)浸漬法合成：將０．４ｍＵ邋０．６ｍｌ、ｌｍｌ的硝酸錳溶解于２０ｍｌ的甲醇溶液中，得到Ｍｎ的溶液，將ｌｇＺＩＦ－８分散于３０0１丨甲醇中，使其分散均勾，得到２正－８濁液，將Ｍｎ的前驅(qū)體溶液與ＺＩＦ－８濁液中，并超聲１５分鐘，然后劇烈攪拌４隨后抽濾收集固體樣品，并用甲醇洗滌數(shù)遍，之后將收集到的固體樣品置箱中，６０°Ｃ過(guò)夜千燥。最后將沉淀樣品移于管式爐中，設(shè)置升溫速率為５°Ｃ／升溫至３００°Ｃ，保持５小時(shí)，待將至室溫后分別標(biāo)記樣品為Ｍｎ＠ＺＩＦ－８ＭｎＺＩＦ－８０．６ＭｎＺＩＦ－８０．８ＭｎＺＩＦ－８ｌ。逡逑

山東大學(xué)碩士學(xué)位論文逡逑在２００－４５０°Ｃ范圍內(nèi)對(duì)催化劑進(jìn)行了脫硝活性測(cè)試，結(jié)果如圖３－２所示，從逡逑圖中我們可以看出，不同錳負(fù)載量的催化劑的脫硝活性差別較小，但當(dāng)硝酸錳的逡逑添加量越多時(shí)，即Ｍｎ的負(fù)載量越多時(shí)，催化劑的催化活性越高，并且相比其他逡逑所合成的催化劑，Ｍｎ＠ＭＯＦ（０．８）具有最高氮氧化物轉(zhuǎn)化率，在２２５－４００°Ｃ范圍逡逑內(nèi)可實(shí)現(xiàn)超過(guò)９０％的氮氧化物轉(zhuǎn)化率，并且在３５０°Ｃ處可實(shí)現(xiàn)近１００°／。的氮氧化逡逑物轉(zhuǎn)化率，然而，當(dāng)硝酸錳添加量達(dá)到ｌｍｌ時(shí)，催化劑的脫硝活性開(kāi)始下降，這逡逑與不同錳負(fù)載量的Ｍｎ＠ＺＩＦ－８的比表面積的變化趨勢(shì)相同，因此，我們可以推逡逑斷，由于過(guò)量的硝酸錳的添加導(dǎo)致了比表面積的下降，進(jìn)而降低了催化劑的脫硝逡逑活性。另一方面

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 陳永亮;Mn@ZIF-8及Fe@ZIF-8的制備及其催化脫硝性能研究[D];山東大學(xué);2019年

本文編號(hào)：2791910