表面硫改性和Ca掺杂对中低温SCR脱硝催化剂性能影响机理研究

发布时间：2021-06-01 02:53

　　氮氧化物是危害大气环境的主要污染物之一,而选择性催化还原（SCR）技术是应用最广泛、成效最显著的脱除固定源氮氧化物的方法。由于氮氧化物的污染日益严重,我国政府在“十二五”期间明确提出了氮氧化物的总量控制目标。因此,SCR技术得到了越来越多研究者的关注。从我国国情出发,非钒宽温窗SCR催化剂以及低温SCR催化剂的开发都是我国自主脱硝技术的研究方向。在此论文中,分别进行了这两类催化剂的改性研究,以此更好地提高催化剂性能,并适用不同的烟气状况。首先对Ce02催化剂进行表面硫化改性,通过活性实验和分析测试表征结果发现,SO2硫化改性可以大辐度提高催化剂在200-570℃宽温区范围内的NO去除率,同时伴随极少量的N2O生成。SO2硫化改性可以增加催化剂的表面活性氧浓度,促进NH3在催化剂表面的吸附和活化。在此研究基础上,继续利用上述催化剂进行原位红外实验研究。研究结果发现,SO2硫化改性促使大量Bronsted酸性位生成,而Lewis酸性位的数量和酸强也有提升,从而有效提高了SCR活性。同时验证了在硫化后Ce02催化剂上发生的SCR反应主要遵循E-R模型。其次,展开了浸渍法Ca掺杂对MnOx/T... 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：135 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
插图和附表清单
1 绪论
    1.1 氮氧化物排放和污染现状
    1.2 立项背景和依据
    1.3 课题目标和研究内容
2 文献综述
    2.1 选择性催化还原技术简介
        2.1.1 NH_3-SCR的反应过程
        2.1.2 NH_3-SCR的影响因素
    2.2 选择性催化还原技术催化剂应用
        2.2.1 贵金属催化剂
        2.2.2 金属氧化物催化剂
        2.2.3 分子筛催化剂
    2.3 SO_2对SCR催化剂的影响
    2.4 碱金属和碱土金属对SCR催化剂的影响
    2.5 小结与展望
3 实验材料、装置与分析测试方法
    3.1 试剂与仪器
        3.1.1 原材料与试剂
        3.1.2 主要实验仪器
    3.2 催化材料测试方法
        3.2.1 X-射线衍射
        3.2.2 拉曼光谱
        3.2.3 透射电镜-电子能谱
        3.2.4 X-射线光电子能谱
        3.2.5 比表面积-孔结构测定
        3.2.6 程序升温脱附及程序升温还原分析
        3.2.7 吡啶吸附红外扫描
        3.2.8 傅立叶原位红外光谱扫描
    3.3 SCR催化剂性能测试
4 SO_2硫化对CeO_2催化剂SCR性能的影响
    4.1 实验过程
        4.1.1 催化剂制备
        4.1.2 催化剂性能测试
        4.1.3 主要表征手法
    4.2 SO_2对CeO_2催化剂SCR反应过程影响研究
    4.3 SO_2硫化后CeO_2催化剂的SCR性能研究
    4.4 SO_2硫化促进CeO_2催化剂的SCR活性机理研究
        4.4.1 催化剂物理结构特性分析
        4.4.2 催化剂元素化学性质分析
        4.4.3 催化剂表面酸性分析
    4.5 CeO_2作为催化剂的抗SO_2中毒能力研究
    4.6 SO_2硫化后CeO_2催化剂的其他性能研究
        4.6.1 抗水性能研究
        4.6.2 稳定性能研究
    4.7 本章小结
5 未硫化以及硫化后CeO_2催化剂原位红外反应研究
    5.1 NO在CeO_2表面吸附的DRIFT研究
    5.2 NO在硫化后CeO_2表面吸附的DRIFT研究
    5.3 NO以及NO+O_2在两个催化剂上吸附的DRIFT图谱比较
    5.4 NH_3在CeO_2表面吸附的DRIFT研究
    5.5 NH_3在硫化后CeO_2表面吸附的DRIFT研究
    5.6 NH_3在两个催化剂上吸附的DRIFT图谱比较
    5.7 CeO_2和硫化后CeO_2表面先吸附NO+O_2再吸附NH3的DRIFT研究
    5.8 CeO_2表面先吸附NH_3+O_2再吸附NO+O_2的DRIFT研究
    5.9 硫化后CeO_2表面先吸附NH3+O_2再吸附NO+O_2的DRIFT研究
    5.10 DRIFT分析与讨论
    5.11 本章小结
6 浸渍法Ca掺杂对Mn_(0.4)/TiO_2催化剂SCR活性的影响
    6.1 实验过程
        6.1.1 催化剂制备
        6.1.2 催化剂性能测试
        6.1.3 主要表征手法
    6.2 不同浓度Ca掺杂对Mn_(0.4)/TiO_2催化剂低温SCR活性的影响
    6.3 不同浓度Ca掺杂对Mn_(0.4)/TiO_2催化剂NO氧化效率的影响
    6.4 不同浓度Ca掺杂对Mn_(0.4)/TiO_2催化剂物理化学特性的影响
        6.4.1 XRD分析
        6.4.2 催化剂表面元素形态分析
        6.4.3 催化剂TEM表征
        6.4.4 催化剂比表面积和孔结构特性分析
        6.4.5 催化剂表面酸性分析
    6.5 本章小结
7 溶胶凝胶法Ca掺杂对Mn_(0.4)/TiO_2催化剂SCR活性影响
    7.1 实验过程
        7.1.1 催化剂制备
        7.1.2 催化剂性能测试
        7.1.3 主要表征手法
    7.2 不同浓度Ca掺杂对Mn_(0.4)/TiO_2催化剂低温SCR活性的影响
    7.3 不同浓度Ca掺杂对Mn_(0.4)/TiO_2催化剂物理化学特性的影响
        7.3.1 XRD分析
        7.3.2 形貌和结构分析
        7.3.3 催化剂比表面积和孔结构特性分析
        7.3.4 程序升温脱附测试(TPD)
        7.3.5 催化剂的氧化还原性能测试(H_2-TPR)
        7.3.6 催化剂表面元素形态分析
    7.4 NO以及NH_3吸附的DRIFT研究
    7.5 Ca掺杂促进SCR活性机理红外分析
    7.6 本章小结
8 不同金属掺杂对Mn_(0.4)/TiO_2催化剂SCR性能的影响
    8.1 实验过程
        8.1.1 催化剂制备
        8.1.2 催化剂性能测试
        8.1.3 主要表征手法
    8.2 不同金属掺杂对Mn_(0.4)/TiO_2催化剂SCR性能影响
    8.3 不同浓度Ce掺杂对Mn_(0.4)/TiO_2催化剂SCR性能的影响
    8.4 不同金属掺杂对Ce_(0.02)Mn_(0.4)/TiO_2催化剂SCR性能的影响
        8.4.1 V掺杂的影响
        8.4.2 W掺杂的影响
        8.4.3 Mo掺杂的影响
        8.4.4 Ca掺杂的影响
    8.5 Ca掺杂对Ce_(0.02)Mn_(0.4)/TiO_2催化剂SCR性能的影响
    8.6 Ca掺杂对Ce_(0.02)Mn_(0.4)/TiO_2催化剂物理化学性质的影响
        8.6.1 XRD分析
        8.6.2 催化剂比表面积和孔结构特性分析
        8.6.3 催化剂的氧化还原性能测试(H_2-TPR)
    8.7 Ca_xCe_(0.02)Mn_(0.4)/TiO_2催化剂表面NO和NH_3的吸附和反应研究
        8.7.1 NH_3吸附
        8.7.2 NO和O_2同时吸附
        8.7.3 NO+O_2吸附物种与NH_3反应红外实验研究
        8.7.4 NH_3吸附物种与NO+O_2反应红外实验研究
        8.7.5 N_2O生成反应研究
    8.8 本章小结
9 结论与展望
    9.1 主要结论
    9.2 对未来工作的建议
参考文献
论文的创新点
作者简历


【参考文献】：
期刊论文
[1]Effects of cerium and vanadium on the activity and selectivity of MnOx-TiO2 catalyst for low-temperature NH3-SCR[J]. 吴晓东,司知蠢,栗国,翁端,马子然.  Journal of Rare Earths. 2011(01)
[2]MnO2/NH4NaY催化剂上的NO低温选择性催化还原（SCR）[J]. 伍斌,郑毅,谷宏专,童志权.  工业催化. 2007(10)
[3]CeO2/ACFN和MnOx/ACFN低温选择性催化还原NO研究[J]. 沈伯雄,史展亮,郭宾彬,王成东,吴春飞.  洁净煤技术. 2007(01)
[4]低氮氧化物燃烧技术的发展状况[J]. 毕玉森.  热力发电. 2000(02)



本文编号：3209522