基于CTAB辅助制备的FeMnTiO_x催化剂NH_3-SCR脱硝的性能研究

发布时间：2018-10-19 17:48

【摘要】：我国煤资源非常丰富,能源结构以煤为主,燃煤电厂等固定源是煤消耗的主要源头。而煤的燃烧会产生大量氮氧化物和硫化物等污染物,如何严格控制和治理固定源尾气污染成为当前研究的热点。其中硫化物的治理在我国已取得了较好的成效,但是氮氧化物的治理起步较晚,是当前迫切需要解决的问题。目前,工业上固定源脱硝的主流技术是采用氨选择性催化还原技术,而V2O5-WO3(MoO3)/TiO2催化剂是工业上普遍使用的固定源脱硝催化剂。但这种催化剂在使用过程中存在催化剂操作温度窗口窄、催化剂高温选择性差、使用寿命短、活性组分钒物种有毒、使用过程中需要吹灰等一系列缺点。这就要求开发低温脱硝催化剂或具有宽操作温度窗口的非钒基环境友好的催化剂。在所有非贵金属元素化合物中,锰基催化剂的低温活性最好,是当前低温脱硝研究的热点。锐钛矿TiO2载体具有能与活性组分间形成强相互作用、较好的抗水抗硫性能、价廉易得等优点,因而在工业上被广泛使用。但当将锰基催化剂与锐钛矿TiO2组合在一起时,由于诱导效应的存在,无论是浸渍法还是共沉淀法都会引起锐钛矿向金红石的转晶,因而降低了催化剂的催化性能。本文通过加入阳离子表面活性剂CTAB,利用反向共沉淀法制备一系列铁锰钛复合氧化物催化剂,并对样品进行BET、TEM、XRD、H2-TPR、 XPS、NH3-TPD和in situDRIFTS等表征,探讨了该催化剂在氨的选择催化还原反应中的作用机制,并进一步考察了不同焙烧温度和不同原料配比对催化剂催化性能的影响。具体研究内容如下：1.以未添加阳离子表面活性剂CTAB制备的样品为参照,系统分析了CTAB辅助制备催化剂对催化性能的影响。研究表明：在催化剂制备过程中,CTAB能与催化剂前体形成有机/无机复合物,从而能抑制活性相对锐钛矿TiO2的诱导,并形成更多的路易斯酸位。这有利于增强催化剂活性相与载体间的相互作用,提高其氧化还原性能,从而提高其在氨选择性催化还原反应中的活性。测试结果表明：当焙烧温度为500℃时,样品具有较好的低温活性,在100～350℃操作温度范围内NO转化率能达到100%,在操作温度为200℃以下时,其选择性可以达到80%以上,且具有良好的低温抗水性能。2.系统研究了焙烧温度对CTAB辅助制备的铁锰钛复合氧化物的影响,并以未添加阳离子表面活性剂CTAB制备的样品为参照,进一步研究催化剂的脱硝机制。研究表明：在本体系中,催化剂的比表面积不是催化剂性能的决定性因素。锐钛矿TiO2晶相载体比无定形TiO2结构更有利于催化剂活性的提高。载体与活性相间的相互作用增强了晶格氧的活泼性,从而有利于活化氨分子。CTAB的添加有利于孤立态活性铁物种的形成,从而有利于其中温选择性的提高。不同的焙烧温度不仅改变了载体的结构和织构性质,而且对催化剂中活性组分的表面浓度、分散状态和价态有很大的影响,从而影响了催化剂在氨选择性催化还原反应中的性能。当样品焙烧温度为400℃时,在150～350℃操作温度范围内NO转化率能达到100%,而在这一温度区间其选择性可以达到90%以上,极大的拓展了锰基催化剂在氨选择性催化还原反应中的操作温度窗口,且在操作温度为300℃实验条件下,样品显示出了一定的抗水抗硫性能。3.系统研究了不同原料配比对催化剂催化性能的影响,研究结果表明：当铁锰钛物种的摩尔配比为1：1：10时,其在NH3-SCR反应中的低温活性最好。而样品在NH3-SCR反应中的选择性与铁物种的含量有关,其值越大,选择性越高。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O643.36;X773

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 龚惠娟,陈泽智;车用尾气催化剂催化特性的模拟[J];计算机与应用化学;2000年05期

2 陈泽智,陶建幸,龚惠娟;车用尾气催化剂工作性能的模拟与分析方法[J];计算机与应用化学;2001年Z1期

3 王嵩;毛东森;吴贵升;郭晓明;卢冠忠;;铜/氧化锆催化剂的制备及应用研究进展[J];化工进展;2008年06期

4 赵海;张德祥;高晋生;;稀土掺杂铁锰脱硝催化剂的制备及其性能研究[J];煤炭转化;2011年04期

5 ;轻油制氢烧结型催化剂降低煅烧温度和催化剂中镍含量初步研究[J];胜利石油化工;1976年03期

6 秦永宁;烃类水蒸汽转化制氢催化剂初步设计[J];天津大学学报;1978年02期

7 南化公司研究院二室钒催化剂组;美国进口硫酸钒催化剂剖析报告[J];硫酸工业;1979年02期

8 刘金香;高秀英;;热重法用于天然气蒸汽转化催化剂的筛选和还原条件的考察[J];石油化工;1980年07期

9 杨孔章;刘传朴;;氢气脉冲色谱法测定催化剂中镍表面积[J];石油化工;1980年10期

10 李树本;;多组份钼酸盐催化剂丙烯氨氧化性能的研究[J];石油化工;1981年07期

相关会议论文 前10条

1 李文鹏;徐显明;郁向民;李方伟;裴皓天;李影辉;;天然气二段蒸汽转化催化剂的分析表征[A];第四届全国工业催化技术及应用年会论文集[C];2007年

2 汪国军;吴粮华;陈欣;谢在库;;丙烯腈新型催化剂研制[A];第十三届全国催化学术会议论文集[C];2006年

3 郑俊娴;王远洋;;相催化剂微粒聚集分维特征的模拟研究[A];第七届全国催化剂制备科学与技术研讨会论文集[C];2009年

4 周晓奇;李速延;;变换催化剂的现状及其发展趋势[A];第2届全国工业催化技术及应用年会论文集[C];2005年

5 张鸿喜;吴君璧;宋美婷;李海涛;亢丽娜;赵永祥;;水热条件下Ni/La_2O_3-SiO_2-Al_2O_3催化剂结构演变[A];第十届全国工业催化技术及应用年会论文集[C];2013年

6 欧阳平;姚金华;陈国需;李华峰;;摩擦催化反应中机械摩擦作用对催化剂的影响[A];第四届全国工业催化技术及应用年会论文集[C];2007年

7 刘智;黄海兵;张新莉;甄洪鹏;义建军;黄启谷;杨万泰;张明革;高克京;李红明;;高活性TiCl_4/SiO_2/AlEt_3催化剂淤浆聚合制备宽峰分布聚乙烯[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年

8 杨述芳;陶若虹;徐树元;任宏俊;;催化剂的壁厚设计与寿命管理[A];2012中国环境科学学会学术年会论文集（第三卷）[C];2012年

9 韩哲;张冬菊;李国平;武剑;刘成卜;;Ziegler-Natta催化剂下α-烯烃聚合反应中若干问题的理论研究[A];中国化学会第九届全国量子化学学术会议暨庆祝徐光宪教授从教六十年论文摘要集[C];2005年

10 洪景萍;;山梨醇和钌助剂添加对二氧化硅担载钴基催化剂结构及其费托合成性能影响的原位表征研究[A];中国化学会第28届学术年会第1分会场摘要集[C];2012年

相关重要报纸文章 前3条

1 覃泽文;催化剂助氢气轻松储存[N];中国能源报;2009年

2 仇国贤;原位晶化催化剂降物耗能耗[N];中国化工报;2009年

3 特约记者 张晓君　萧兵;科技创新降低能耗提高效率[N];中国石油报;2011年

相关博士学位论文 前10条

1 周功兵;液相苯部分加氢制环己烯新型钌催化剂的研究[D];复旦大学;2014年

2 刘洋;基于POC和SCR技术降低车用柴油机颗粒物和氮氧化物排放的研究[D];山东大学;2015年

3 伍士国;基于CTAB辅助制备的FeMnTiO_x催化剂NH_3-SCR脱硝的性能研究[D];南京大学;2015年

4 黄一波;含氟硫脲有机催化剂的制备及应用[D];南京理工大学;2012年

5 郑晓玲;活性炭为载体钌催化剂的制备及氨合成催化性能的研究[D];福州大学;2002年

6 冉乐;钌基催化剂上含氯挥发性有机化合物的低温催化燃烧[D];华东理工大学;2013年

7 马朝霞;氧化铜基催化剂选择性催化还原氮氧化物研究[D];浙江大学;2015年

8 何俊俊;锂基和钾基稀燃氮氧化物储存还原催化剂结构与性能研究[D];天津大学;2010年

9 王红霞;钼基催化剂上水蒸气处理对甲烷芳构化活性的影响及积碳性质研究[D];中国科学院研究生院（大连化学物理研究所）;2003年

10 陈爽;钒系催化剂催化甲醇选择性氧化合成二甲氧基甲烷[D];天津大学;2012年

相关硕士学位论文 前10条

1 段志敏;甲烷二氧化碳重整反应镍基和钴基催化剂的制备及性能研究[D];内蒙古大学;2015年

2 马茹瑰;CO_2加氢合成甲醇Cu-ZnO-ZrO_2催化剂的制备与性能研究[D];昆明理工大学;2015年

3 何贞泉;Cu/γ-Al_2O_3催化剂对HCN的催化水解性能研究[D];昆明理工大学;2015年

4 陈新怡;超临界甲醇中纤维素半纤维素催化转移加氢液化研究[D];昆明理工大学;2015年

5 陈雅;M41S及SBA-15介孔分子筛固载硅钨酸催化剂的制备表征及催化性能研究[D];郑州大学;2015年

6 李博;过渡金属复合物催化剂催化二氧化碳加氢反应的研究[D];兰州大学;2015年

7 邢婉贞;硅烷偶联剂改性硅胶催化双氧水的Baeyer-Villiger反应研究[D];南京理工大学;2015年

8 郭瑜;负载型铁基纳米金催化剂的制备及其构效关系研究[D];山东大学;2015年

9 张信莉;Mn改性γ-Fe_2O_3催化剂低温SCR脱硝性能研究[D];山东大学;2015年

10 孙帅帅;CuO/CeO_2的浸渍法制备及其催化CO氧化性能[D];上海应用技术学院;2015年

，

本文编号：2281885