氮氧化物是主要的大氣污染物之一,氨選擇性催化還原（SCR）技術(shù)是控制固定源氮氧化物排放的一種有效措施。由于氮氧化物的污染問題日益嚴(yán)重,我國在“十二五”計(jì)劃中明確提出了氮氧化物排放總量的控制指標(biāo)。從我國國情出發(fā),寬活性溫度窗口的脫硝催化劑的開發(fā)是我國自主脫硝技術(shù)的研究方向。本文在V2O5/TiO2催化劑基礎(chǔ)上進(jìn)行非金屬改性載體的研究,以拓寬其活性溫度窗口,并獲得更好的脫硝性能,使其適用于不同的煙氣狀況。采用X射線衍射譜（XRD）、激光拉曼光譜（Raman）、X射線光電子能譜（XPS）、H2-程序升溫還原（H2-TPR）、NH3-程序升溫脫附（NH3-TPD）、電子順磁共振譜（EPR）和原位紅外光譜（DRIFTS）等多種表征手段系統(tǒng)地分析了改性后催化劑的組成、結(jié)構(gòu)及與活性之間的關(guān)系,深入研究了摻雜的非金屬元素對V2O5/TiO2催化劑的改性機(jī)理。采用溶膠-凝膠法對TiO2載體進(jìn)行了氟摻雜改性實(shí)驗(yàn),通過浸漬法將活性組分V205負(fù)載于載體上,得到V2O5/F-TiO2催化劑。研究表明,氟摻雜能夠提高活性組分的分散性,并增加表面活性氧物種的濃度,促進(jìn)NH3的吸附和活化�；钚詼y試結(jié)果表明氟摻雜能有... 

【文章頁數(shù)】：137 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 氮氧化物的來源及危害
    1.2 我國氮氧化物的污染現(xiàn)狀
    1.3 氮氧化物的排放控制技術(shù)
        1.3.1 燃燒前的處理
        1.3.2 燃燒方式的改進(jìn)
        1.3.3 燃燒后的處理
    1.4 NH_3-SCR催化劑的研究進(jìn)展
        1.4.1 貴金屬催化劑
        1.4.2 金屬氧化物催化劑
        1.4.3 分子篩催化劑
        1.4.4 碳基催化劑
    1.5 V-Ti體系NH_3-SCR研究進(jìn)展
        1.5.1 V-Ti各組分作用研究
        1.5.2 V-Ti體系改性研究
    1.6 論文的研究依據(jù)與內(nèi)容
        1.6.1 研究依據(jù)
        1.6.2 研究內(nèi)容
2 氟摻雜對V_2O_5/TiO_2催化劑結(jié)構(gòu)與性能的影響
    2.1 實(shí)驗(yàn)
        2.1.1 試劑與儀器
        2.1.2 實(shí)驗(yàn)用氣體
        2.1.3 實(shí)驗(yàn)方法與流程
        2.1.4 載體及催化劑的制備方法
        2.1.5 催化材料表征方法
    2.2 催化劑制備參數(shù)對SCR活性的影響
        2.2.1 氟鈦配比對催化劑活性的影響
        2.2.2 煅燒溫度的影響
    2.3 氟摻雜對催化劑物理化學(xué)特性的影響
        2.3.1 催化劑的物相組成
        2.3.2 催化劑的形貌
        2.3.3 催化劑的表面物理特性
        2.3.4 活性組分釩的分散狀態(tài)
        2.3.5 F的摻雜狀態(tài)
        2.3.6 催化劑對NH_3和NO的吸附性能
        2.3.7 催化劑的儲(chǔ)氧性能
        2.3.8 釩物種的還原性能
        2.3.9 表面相互作用
        2.3.10 光致發(fā)光光譜(PL)分析
        2.3.11 活性氧物種分析
    2.4 反應(yīng)條件對催化活性的影響
        2.4.1 溫度對催化活性的影響
        2.4.2 空速對催化活性的影響
        2.4.3 O_2含量對催化活性的影響
        2.4.4 氨氮比對催化活性的影響
        2.4.5 進(jìn)口NO濃度對催化活性的影響
    2.5 催化劑的其他性能研究
        2.5.1 穩(wěn)定性研究
        2.5.2 抗H_2O和SO_2性能研究
    2.6 NH_3、NO和O_2在催化劑表面的吸附及反應(yīng)研究
        2.6.1 NH_3吸附
        2.6.2 NO和O_2同時(shí)吸附
        2.6.3 NH_3吸附物種與NO和O_2反應(yīng)DRIFTS研究
        2.6.4 NO和O_2吸附物種與NH_3反應(yīng)DRIFTS研究
    2.7 本章小結(jié)
3 氟摻雜催化劑表面超氧自由基的形成及在SCR反應(yīng)中的演化
    3.1 實(shí)驗(yàn)
        3.1.1 氟摻雜V_2O_5/TiO_2催化劑的制備
        3.1.2 測試方法
    3.2 氟摻雜V_2O_5/TiO_2催化劑制備過程中表面物種的變化情況
        3.2.1 載體制備過程中順磁性物種的EPR研究
        3.2.2 V_2O_5負(fù)載過程中順磁性物種的EPR研究
        3.2.3 氟摻雜V_2O_5/TiO_2的分子模擬結(jié)果
    3.3 催化劑表面超氧自由基對反應(yīng)氣的吸附活化作用
        3.3.1 NO和O_2在催化劑表面的吸附及反應(yīng)
        3.3.2 NH_3和O_2在催化劑表面的吸附及反應(yīng)
    3.4 超氧自由基在反應(yīng)氣氛中的演變機(jī)制
        3.4.1 V_2O_5/F-TiO_2與NO→NH_3→O_2的相互作用研究
        3.4.2 V_2O_5F-TiO_2與NH_3→NO→O_2的相互作用研究
        3.4.3 SO_2和H_2O對催化劑表面物種的影響
    3.5 超氧自由基在反應(yīng)結(jié)束后的再生
        3.5.1 反應(yīng)后超氧自由基的再生過程
        3.5.2 抗水硫中毒后超氧自由基的再生過程
    3.6 本章小結(jié)
4 硫摻雜對V_2O_5/TiO_2催化劑結(jié)構(gòu)與性能的影響
    4.1 實(shí)驗(yàn)
        4.1.1 實(shí)驗(yàn)藥品及儀器
        4.1.2 催化劑制備
        4.1.3 催化劑的性能表征與測試
    4.2 催化劑制備參數(shù)的優(yōu)選
        4.2.1 硫摻雜量的影響
        4.2.2 煅燒溫度的影響
    4.3 硫摻雜對催化劑物化性質(zhì)的影響
        4.3.1 比表面積和孔結(jié)構(gòu)分析
        4.3.2 物相組成分析
        4.3.3 結(jié)構(gòu)分析
        4.3.4 UV-Vis分析
        4.3.5 表面氧化態(tài)分析
        4.3.6 NO吸附性能分析
        4.3.7 NH_3吸附性能分析
        4.3.8 氧化還原能力分析
        4.3.9 吸附氧能力分析
        4.3.10 表面順磁性物種分析
        4.3.11 幾何結(jié)構(gòu)優(yōu)化結(jié)果
    4.4 反應(yīng)條件對催化劑脫硝性能的影響
        4.4.1 反應(yīng)空速(GHSV)對催化劑活性的影響
        4.4.2 氨氣濃度對催化劑活性的影響
        4.4.3 氧氣濃度對催化劑活性的影響
        4.4.4 H_2O及SO_2對催化劑活性的影響
    4.5 本章小結(jié)
5 氟、硫共摻對V_2O_5/TiO_2催化劑結(jié)構(gòu)與性能的影響
    5.1 實(shí)驗(yàn)
        5.1.1 實(shí)驗(yàn)藥品及儀器
        5.1.2 催化劑制備
        5.1.3 催化劑表征與測試
    5.2 催化劑的優(yōu)選
        5.2.1 不同F(xiàn)、S含量對NH_3-SCR性能影響
        5.2.2 F-S-TiO_2載體的煅燒溫度對NH_3-SCR性能影響
    5.3 氟、硫共摻雜影響機(jī)制探究
        5.3.1 共摻雜對催化劑物理參數(shù)的影響
        5.3.2 共摻雜對催化劑物相的影響
        5.3.3 共摻雜對催化劑氧化還原性能的影響
        5.3.4 共摻雜對NH_3在催化劑表面吸附的影響
        5.3.5 共摻雜對NO在催化劑表面吸附的影響
        5.3.6 共摻雜對O_2在催化劑表面吸附的影響
        5.3.7 共摻雜對催化劑表面物種的影響
        5.3.8 共摻雜對催化劑價(jià)態(tài)及結(jié)合能的影響
    5.4 操作條件對催化劑活性的影響
        5.4.1 空速的影響
        5.4.2 氨氮比的影響
        5.4.3 氧氣的影響
        5.4.4 H_2O和SO_2存在對NO_x轉(zhuǎn)化率的影響
    5.5 催化劑的穩(wěn)定性研究
    5.6 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 主要結(jié)論
    6.2 論文的創(chuàng)新點(diǎn)
    6.3 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3662382