铜铈锰基催化剂催化氧化NO性能研究

来源 :北京化工大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:papalong2009
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烟气脱硝工艺中,选择性催化氧化NO (SCO)并结合液相吸收脱硝工艺在近些年受到越来越多的关注,该工艺中NO氧化催化剂是制约其工业应用的关键,基于已有的研究成果,单一活性组分催化剂性能不能满足需求,因此本工作试图研究有效组分复配,制备铜铈钛基复合催化剂,可获得较高的催化氧化活性,并通过添加锰,以进一步提高催化剂催化氧化活性及低温催化氧化活性。催化剂制备采用等体积浸渍法,活性测试在固定床反应器中进行,本工作考察Cu/Ce摩尔配比,Mn元素的添加量,煅烧温度对催化剂氧化活性的影响,并且使用SEM、XRD、XPS等表征手段研究这些催化剂的表面结构,结晶程度及元素价态,最后研究了CuCeOx/TiO2和MnCuCeOx/TiO2催化剂的催化氧化NO动力学方程。研究发现当Cu/Ce摩尔比为1:2时组成的CuCeOx/TiO2催化剂催化氧化性能最好,但是CuCeOx/TiO2催化剂在较低反应温度下不具备很强的催化能力,因此实验将Mn元素添加到CuCeOx/TiO2催化剂组成MnCuCeOx/TiO2催化剂,MnCuCeOx/TiO2催化剂在较低反应温度下具备一定的催化氧化能力。煅烧温度对催化剂的影响显示,350℃煅烧得到的CuCeOx/TiO2催化剂催化氧化活性最好,而MnCuCeOx/TiO2催化剂在450℃下煅烧后活性最好。通过表征分析可知CuCeOx/TiO2催化剂在较高煅烧温度下,催化剂表面会出现严重的粘附与交联现象;对于较高温度下煅烧的MnCuCeOx/TiO2催化剂,其表面原本的层状结构发生改变,出现相互粘附与交联的现象。加入Mn元素后催化剂表面化学吸附氧含量提升明显。其中CuCeOx/TiO2-350催化剂在NO浓度500ppm,O2浓度10%,空速24000h-1,350℃条件下的氧化度为0.64。MnCuCeOx/TiO2-450催化剂在NO浓度50Oppm, O2浓度10%,空速24000h-1,250℃时的氧化度为0.55,300℃时的氧化度为0.76,350℃时受热力学平衡的影响,氧化度下降至0.69。对CuCeOx/TiO2和MnCuCeOx/TiO2催化剂进行动力学分析,得到两种催化剂反应活化能,发现CuCeOx/TiO2催化剂活化能高于MnCuCeOx/TiO2催化剂,由此可以判断MnCuCeOx/TiO2催化剂的催化活性好于CuCeOx/TiO2催化剂。
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