【摘 要】
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氮氧化物NOx的排放是造成大气污染的原因之一,氨选择性催化还原NO在保护大气环境和能源利用方面具有重要的意义。钒钛体系的催化剂低温脱硝效率低且含有毒物质钒,因此,寻找具有优异低温SCR活性的催化剂成为研究的热点。本文首先以锰氧化物为主体,采用溶胶凝胶法制备了钴锰氧化物催化剂,考察了不同Co/Mn比、不同煅烧温度对催化反应的影响。通过对催化剂物理化学性质的研究,对其催化活性差异的原因作出初步探索。接
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氮氧化物NOx的排放是造成大气污染的原因之一,氨选择性催化还原NO在保护大气环境和能源利用方面具有重要的意义。钒钛体系的催化剂低温脱硝效率低且含有毒物质钒,因此,寻找具有优异低温SCR活性的催化剂成为研究的热点。本文首先以锰氧化物为主体,采用溶胶凝胶法制备了钴锰氧化物催化剂,考察了不同Co/Mn比、不同煅烧温度对催化反应的影响。通过对催化剂物理化学性质的研究,对其催化活性差异的原因作出初步探索。接下来为解决SCR反应过程中的氨逃逸问题,本文分别采用水热法和浸渍法制备了Ce-MnOx催化剂,应用于氨的选择性催化氧化,并对比了两种合成法对氨氧化反应的影响。最后利用硅藻土、埃洛石、凹凸棒石负载Mn7Co3催化剂,研究了载体对催化剂活性及抗水抗硫性能的影响。论文的具体结果如下:(1)Mn7Co3催化剂表现出优异的低温催化活性,在反应温度为75 oC时,就能实现NO的完全转化且N2选择性在95%以上,同时其具有良好的抗水抗SO2中毒性。Co的引入有利于提高锰氧化物的氧化还原能力,Mn、Co间的相互作用促进了SCR反应的进行。(2)水热法制备的Ce-MnOx具有更高的NH3催化氧化活性,其中,在反应温度为200 oC时,Ce(5)-MnOx(HY)具有98%的NH3转化率及91%的N2选择性。其优异的催化活性归因于表面丰富的Mn4+和Ce3+、大量的化学吸附氧、丰富的活性位点、Mn、Ce间的相互作用等。(3)在氨氧化反应中,催化剂表面吸附态的NH3经过脱氢作用生成-NH2、-NH中间体,其中,-NH与原子氧结合生成的-HNO能被O2快速氧化形成NO,最后NO与-NH2继续反应生成N2和H2O。(4)在三种载体中,以硅藻土为载体的钴锰氧化物具有相对最佳的SCR活性,过渡金属元素(Fe、Ni、Ce)的引入未能显著提高催化剂的性能,但Ce掺杂在一定程度上抑制了催化剂的SO2中毒。
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