隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展,以化石燃料燃燒為代表的固定源和以機動車為代表的移動源所導(dǎo)致的氮氧化物污染問題愈發(fā)嚴(yán)重。目前,氨選擇性催化還原技術(shù)是具經(jīng)濟效益的氮氧化物控制技術(shù),該技術(shù)的核心是脫硝催化劑的設(shè)計與合成。V₂O₅-WO₃（Mo O₃）/Ti O₂是目前應(yīng)用最為廣泛的商用脫硝催化劑,但其仍然存在活性溫度高、活性窗口窄、選擇性較差等缺點。提升現(xiàn)有催化劑對煙氣中存在的二氧化硫及堿金屬的耐受性,延長其在實際工況下的使用壽命,亦是脫硝催化劑研發(fā)中需要考慮的關(guān)鍵問題。因此,設(shè)計開發(fā)具有優(yōu)異低溫活性、寬活性窗口、高抗性的新型脫硝催化劑,并深入探索其反應(yīng)機理、中毒與抗中毒機制具有重要的意義。本論文首先從構(gòu)效關(guān)系出發(fā),設(shè)計具有特定形貌及優(yōu)異低溫活性的新型鐵基脫硝催化劑,并通過原位紅外技術(shù)探索其反應(yīng)機理。之后,我們探究催化劑中活性物種間的不同界面對催化劑抗鉀性能的影響。最后,我們研究了載體效應(yīng)對催化劑性能的影響。本文工作簡要概括如下:（1）我們設(shè)計制備了一種以金屬有機框架（MOF）為前驅(qū)體的新型錳鐵... 

【文章來源】：海南大學(xué)海南省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

SO2對Cu-SAPO-34的影響機制Figure1.1InfluencemechanismofSO2onCu-SAPO-34

新型鐵基脫硝催化材料的制備及其性能研究6對催化劑性能的影響主要來源于催化劑表面酸和Mn4+占比減少，選擇性的降低是因為K的加入促進了催化劑通過L-H機理生成N2O（Xiongetal.,2016）。圖1.2K對MnOx-CeO2脫硝催化劑的影響機制Figure1.2EffectmechanismofKonMnOx-CeO2catalyst事實上，煙氣中除了K、Na、Mg等堿/堿土金屬外還含有少量的以鉛和砷為代表的重金屬。雖然它們在煙氣中的含量不高但是也會對催化劑活性造成一定的影響。因此，不少學(xué)者也對重金屬對催化劑的影響機制產(chǎn)生了較大的興趣。Peng等通過原位紅外和拉曼光譜技術(shù)探究Pb對CeO2-WO3催化劑的影響，研究發(fā)現(xiàn)CeO2-WO3催化劑中CeO2和WO3為催化劑提供Lewis酸性位點，Brnsted酸位點由CeO2(WO4)3提供，催化劑Pb中毒后催化劑酸中心數(shù)量減少、熱穩(wěn)定性減弱。由于Pb更容易與WO3結(jié)合，不會對活性組分CeO2造成影響，因此Pb中毒對催化劑氧化還原性和表面活性氧的影響較校同時Pb還會使活性硝酸鹽數(shù)量減少（Pengetal.,2016）。Li等探究了砷對Ce-W/TiO2的影響。研究發(fā)現(xiàn)砷對催化劑的活性和N2選擇性都有一定的影響。系統(tǒng)地對中毒催化劑進行表征發(fā)現(xiàn)砷中毒后的催化劑比表面減少、表面Lewis酸量、NOx吸附量和Ce3+含量減少。但是，催化劑還原性及表面吸附氧物種增加。由原位紅外結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)砷中毒主要通過在低溫下影響反應(yīng)氣體NH3和NO的吸附及高溫下抑制他們的反應(yīng)來使催化劑失活（Lietal.,2015）。Ren等探究砷對商業(yè)催化劑V2O5-WO3/TiO2的影響及中毒機理。結(jié)果表明砷中毒樣品中砷首先以As2O3的形式存在，V2O5中的晶格氧轉(zhuǎn)化成活性氧將其氧化為As2O5,形成的As2O5在催化劑表面形成致密層，抑制NH3的吸附與活性中心的恢復(fù)，從而使催化劑失活（Kongetal.,2015）。Peng等為了更加準(zhǔn)確地模擬催化劑?

al.,2014）。因此我們可以通過抑制SO2氧化、抑制硫酸氫銨鹽的形成及促進硫酸氫銨鹽的分解來提升催化劑的抗硫性能。對于SO2吸附的抑制主要可以通過提升催化劑的酸性。Zhao等以Al和Si共摻雜CeO2/TiO2催化劑的載體，大大提升了催化劑的抗硫性能。Al和Si的加入大大增加催化劑表面的Lewis酸位點削弱SO2在催化劑表面的吸附從而達(dá)到提升催化劑抗硫性能的目的（Zhaoetal.,2014）。Sun等通過在錳基脫硝催化劑中引入Sm，來抑制SO2與Mn4+之間的電子轉(zhuǎn)移進一步抑制SO2的氧化達(dá)到提升催化劑抗硫性能的目的(Sunetal.,2018)(圖1.3)。圖1.3Sm摻雜抑制SO2氧化為SO3示意圖Figure1.3MechanismofSmdopingtoinhibittheoxidationofSO2toSO3Zhang等通過在MnO2-CeO2構(gòu)筑TiO2保護層，使形成更多分解溫度較低的金屬硫酸鹽（Ti2SO4）來提升MnO2-CeO2催化劑的抗硫性能（Zhangetal.,2013）。Chen等通過將Fe2O3納米立方體負(fù)載在MoO3納米帶上，嵌入MoO3層間的NH4+因為靜電相互作用與HSO4+分離，抑制硫酸氫銨鹽在活性物種表面的沉積（圖1.4），實現(xiàn)催化劑的強抗硫性能（Chenetal.,2018）。我們組前期也曾通過在MnOx@CNTs催化劑表面構(gòu)筑多層的Fe2O3保護層來提升催化劑的抗硫性能、其提升機制主要是抑制硫酸鹽物種的形成（Caietal.,2016）。綜上所述，若要研究設(shè)計具有優(yōu)異抗硫性能的脫硝催化劑可以從SO2對催化劑的毒害作用出發(fā)，通過抑制SO2吸附、硫酸金屬鹽/硫酸氫銨鹽/硫酸銨鹽的生成及促進其分解等方法合理設(shè)計高抗硫脫硝催化劑用于實際應(yīng)用。

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3143656