负载型钙钛矿复合氧化物低温氨选择性催化还原NO_x的研究

发布时间：2017-03-19 01:02

  本文关键词：负载型钙钛矿复合氧化物低温氨选择性催化还原NO_x的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：我国来自固定源的NO_x(NO+NO_2)排放量的控制日益重要，，目前国内的研究热点是采用NH3选择性催化还原NO(NH3-SCR)技术来进行脱硝净化。本文针对钙钛矿的热稳定性、强氧化还原能力、品种多样性、高净化废气能力、成本低廉等优势，将钙钛矿催化剂用于低温NH3脱硝，筛选出较优组分，并将其负载在多种载体上，得出匹配的 载体和活性组分，获得新型的负载型钙钛矿复合氧化物脱硝催化剂。本文首先制备了一系列纯钙钛矿LaBO_3(B-Mn、Fe、Co)和La_2BO_4(B-Cu)应用于低温NH3脱硝体系，采用XRD、BET、TPD/R、FTIR等表征手段得出了决定钙钛矿低温脱硝活性的主要因素是其NH3吸附能力和吸附的NO_x物种的稳定性，确定了B位最佳元素为Mn, LaMnO-13在30700h、250oC条件下可取得78%的NO转化率。同时将Mn系钙钛矿与普通Mn氧化物进行对比，发现钙钛矿的ABO_3结构有利于提高催化剂的低温脱硝活性，此外还探索出了LaMnO3的L-H型SCR机理。在此基础上本文继续探索了La0.9A′0.1Mn1-xB′xO3(A′-Sr、Ce、K; B′-Cu、Fe、V; x=0、0.05、0.1、0.5)的低温脱硝活性，得出：A′最佳元素为Ce，Ce利于提高Mn系钙钛矿的低温段(200oC)活性；B′为Fe、Cu，且x=0.05时活性较好，有利于提高Mn系钙钛矿的高温段(200oC)的活性。 基于以上结论，本文将LaMnO_3负载于不同的载体MO_x(M-Al、Ti、Zr、Ce)以选出与纯Mn钙钛矿最匹配的载体，得出：CeO2负载型催化剂的低温段脱硝活性较好，Ce量与Mn量的比例对低温段脱硝活性有很大的影响；TiO_2负载型的目的产物选择性较好，但纯Mn钙钛矿负载于TiO_2并不能改善其活性。本文得出的最优催化剂组分为LaMnO3/CeO2=40%,该样品在200oC可获得100%的NO转化率。
【关键词】：Mn系钙钛矿 低温NH_3脱硝 负载 Ce
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：O643.36
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-15
• 第一章 文献综述15-25
• 1.1 NO_x的来源15
• 1.2 脱除 NO_x的进展15-17
• 1.2.1 烟气脱硝技术现状15-17
• 1.3 低温 NH_3-SCR 催化剂的研究现状17-21
• 1.3.1 低温 NH_3-SCR 非负载型催化剂17-18
• 1.3.2 低温 NH_3-SCR 负载型催化剂18-21
• 1.4 钙钛矿复合氧化物21-22
• 1.4.1 钙钛矿复合氧化物的制备方法22
• 1.5 负载型钙钛矿复合氧化物22-24
• 1.5.1 氧化物载体的制备方法23
• 1.5.2 钙钛矿型复合氧化物在载体上的负载方法23-24
• 1.6 本课题研究的意义和内容24-25
• 第二章 实验部分25-28
• 2.1 实验原料和仪器25-26
• 2.2 样品的制备26
• 2.3 催化剂的表征与活性评价26-28
• 第三章 不同 B 组分钙钛矿的表征结果和催化活性28-39
• 3.1 不同 B 组分钙钛矿的表征结果及讨论28-34
• 3.1.1 不同 B 组分钙钛矿的 XRD 与比表面积表征结果28-29
• 3.1.2 不同 B 组分钙钛矿的 TPR 表征结果29-30
• 3.1.3 不同 B 组分钙钛矿的 TPD 表征结果30-34
• 3.2 不同 B 组分钙钛矿的活性评价结果34-36
• 3.3 TPD 结果与活性数据的关联36-38
• 3.4 本章小结38-39
• 第四章 LaMnO_3钙钛矿与普通氧化物的对比及 LaMnO_3的 SCR 反应机理39-50
• 4.1 LaMnO_3钙钛矿与普通氧化物的对比39-42
• 4.1.1 LaMnO_3、La2O_3+MnO_x与 La-Mn-O 的 XRD 及 BET 比表面积表征39-40
• 4.1.2 LaMnO_3、La2O_3+MnO_x与 La-Mn-O 的活性评价结果40
• 4.1.3 LaMnO_3、La2O_3+MnO_x的 XPS 表征结果40-42
• 4.2 LaMnO_3的 SCR 机理探索42-49
• 4.2.1 LaMnO_3表面的 NO+O_2共吸附及 NH_3与 NO_x物种的反应42-44
• 4.2.2 LaMnO_3表面的 NH_3吸附及 NO+O_2与 NH_3物种的反应44-46
• 4.2.3 LaMnO_3表面上的 NO+O_2+NH_3共吸附46-47
• 4.2.4 LaMnO_3的 SCR 机理推断47-49
• 4.3 本章小结49-50
• 第五章 La_(0.9)A′_(0.1)Mn_(1-x)B′_xO_3中 A′与 B′掺杂的探索50-66
• 5.1 La_(0.9)A′_(0.1)MnO_3中 A′掺杂的探索50-52
• 5.1.1 La_(0.9)A′_(0.1)MnO_3的 XRD 表征结果50-51
• 5.1.2 La_(0.9)A′_(0.1)MnO_3的活性评价结果51-52
• 5.2 LaMn_(0.9)B′0.1O3中 B′掺杂的探索52-56
• 5.2.1 LaMn_(0.9)B′(B′-Fe、Cu、V、Co)_(0.1)O_3的 XRD 表征结果52-53
• 5.2.2 LaMn_(0.9)B′(B′-Fe、Cu、V、Co)_(0.1)O_3的 TPR 表征结果53-54
• 5.2.3 LaMn_(0.9)B′(B′-Fe、Cu、V、Co)_(0.1)O_3的活性评价结果54-56
• 5.3 LaMn_(1-x)B′(B′-Fe、Cu、V)_xO_3(x=0、0.05、0.1、0.5)的活性考察56-65
• 5.3.1 LaMn_(1-x)Fe_xO_3(x=0、0.05、0.1、0.5)的考察56-59
• 5.3.2 LaMn_(1-x)Cu_xO_3(x=0、0.05、0.1、0.5)的考察59-62
• 5.3.3 LaMn_(1-x)V_xO_3(x=0、0.05、0.1、0.5)的考察62-65
• 5.4 本章小结65-66
• 第六章 负载型钙钛矿的低温脱硝活性66-77
• 6.1 MO_x(M-Al、Zr、Ce、Ti)载体的考察66-69
• 6.1.1 LaMnO_3/MO_x(M-Al、Zr、Ce、Ti)的 XRD 表征结果66-67
• 6.1.2 LaMnO_3/MO_x(M-Al、Zr、Ce、Ti)的活性评价结果67-69
• 6.2 Ce 对 Mn 系钙钛矿低温脱硝性能的影响69-73
• 6.2.1 Ce-Mn 催化剂的考察69-71
• 6.2.2 CeO_2负载型催化剂的考察71-73
• 6.3 TiO_2对 Mn 系钙钛矿低温脱硝性能的影响73-75
• 6.3.1 TiO_2负载型钙钛矿催化剂的 XRD 表征结果73-74
• 6.3.2 TiO_2负载型钙钛矿催化剂的活性评价结果74-75
• 6.4 较优催化剂的低温脱硝活性汇总比较75-76
• 6.5 本章小结76-77
• 第七章 结论77-78
• 参考文献78-83
• 致谢83-84
• 研究成果及发表的学术论文84-85
• 作者和导师简介85-86
• 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书86-87

【引证文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 李默君;低浓度甲烷催化燃烧泡沫碳化硅整体式催化剂制备及本征动力学研究[D];北京化工大学;2013年

2 薛荣荣;钙钛矿上含氧有机物选择性催化脱除NO的研究[D];北京化工大学;2013年

  本文关键词：负载型钙钛矿复合氧化物低温氨选择性催化还原NO_x的研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：255273