【摘要】：煤等化石燃料的大規(guī)模使用,使得環(huán)境問題日益嚴峻,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)的危害最為嚴重,NO_x是光化學煙霧及酸雨的來源之一,也是臭氧層破壞的重要因素,如何高效轉(zhuǎn)化NO_x是當前研究熱門。當下,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、無毒、無害的N_2,簡稱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合成方法簡單,具有遠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,氮氣選擇性,考察了不同金屬負載量、活化溫度、氧氣體積對催化劑活性的影響及對H_2O和SO_2的耐受性,此外,本論文通過SEM、EDS、XRD、TGA、NH_3-TPD、H2-TPR及XPS對樣品進行表征。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)均可實現(xiàn)較高的催化效率,且當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℃時催化劑催化活性最高。同時,Mn@ZIF-8及Fe@ZIF-8對SO_2均具有良好的耐受性,且移除SO_2后,氮氧化物轉(zhuǎn)化率均可恢復到原來水平。當H_2O與SO_2同時引入時,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,還具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性,以ZIF-8為載體,通過浸漬法合成的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,本論文還對同為ZIFs材料的ZIF-67在作為脫硝催化劑方面的應(yīng)用進行了探索,以ZIF-67作為前驅(qū)體,通過空氣氛圍下高溫煅燒與氮氣氛圍保護下煅燒后低溫氧化兩種熱解方法制備了鈷類氧化物催化劑,考察了它們在低溫階段的催化活性、穩(wěn)定性及及對H_2O和SO_2的耐受性,探究了煅燒溫度及煅燒氛圍對催化劑催化活性的影響。此外,本論文通過SEM、BET、XRD、及XPS對樣品進行了表征。研究結(jié)果表明兩種方法制備的鈷類氧化物在低溫階段選擇性催化還原NO_x過程中均有優(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SO_2及H_2O耐受性差,Co_xO_y(N_2 800℃)對SO_2及H20有一定的耐受性。相較于空氣氛圍下煅燒,氮氣氛圍保護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)。
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：X701;TQ426
【圖文】：

邐鞏義市予華儀器有限責任公司逡逑２．２催化劑活性評價逡逑選擇性催化還原實驗在如圖２－１所示反應(yīng)床上進行，催化劑填裝在８ｍｍ內(nèi)逡逑徑的石英管中，通過程序升溫控制器控溫的管式爐中加熱。通過質(zhì)量流量計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（當需要時），５％Ｈ２０邋（當需要時），地為平衡氣。通過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。催化劑測試溫度范圍為１０（Ｍ５０°Ｃ，升溫速率１０°Ｃ／ｍｉｎ，逡逑并在每個溫度節(jié)點保持５０邋ｍｉｎ，使反應(yīng)平衡。ＮＯ，Ｎ０２，邋ＮＨ３濃度通過煙氣分析逡逑儀持續(xù)監(jiān)測，而Ｎ２０的濃度則通過氣相色譜儀測定，并根據(jù)２－１式計算氮氧化逡逑物轉(zhuǎn)化率

山東大學碩士學位論文逡逑根據(jù)Ｚｈａｎｇ［４８］等人的研究，不同負載量的Ｍｎ＠ＺＩＦ－８通過浸漬法合成：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，待將至室溫后分別標記樣品為Ｍｎ＠ＺＩＦ－８ＭｎＺＩＦ－８０．６ＭｎＺＩＦ－８０．８ＭｎＺＩＦ－８ｌ。逡逑

山東大學碩士學位論文逡逑在２００－４５０°Ｃ范圍內(nèi)對催化劑進行了脫硝活性測試，結(jié)果如圖３－２所示，從逡逑圖中我們可以看出，不同錳負載量的催化劑的脫硝活性差別較小，但當硝酸錳的逡逑添加量越多時，即Ｍｎ的負載量越多時，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)可實現(xiàn)超過９０％的氮氧化物轉(zhuǎn)化率，并且在３５０°Ｃ處可實現(xiàn)近１００°／。的氮氧化逡逑物轉(zhuǎn)化率，然而，當硝酸錳添加量達到ｌｍｌ時，催化劑的脫硝活性開始下降，這逡逑與不同錳負載量的Ｍｎ＠ＺＩＦ－８的比表面積的變化趨勢相同，因此，我們可以推逡逑斷，由于過量的硝酸錳的添加導致了比表面積的下降，進而降低了催化劑的脫硝逡逑活性。另一方面

【相似文獻】

相關(guān)碩士學位論文 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;2019年

本文編號：2791910