复合溶胶改性Ce、Co、Ni/V-W/TiO2选择催化还原NOx的性能研究

论文摘要

氮氧化物（NO、）对大气的污染是一个全球性的环境问题。燃料燃烧过程生成的NOx中NO约占90%。每年燃烧产生的NO达到5×107t以上。高浓度的NOx将增加大气的氧化性,这将会严重影响世界大气的性质,从而威胁到人体健康和生态环境。研究开发脱硝技术,具有现实的意义。本文采用纤维素为扩孔剂,钛硅复合溶胶对堇青石蜂窝陶瓷进行改性,运用正交设计法选出制备载体涂层的最优条件：钛硅溶胶质量比为1：1；纤维素含量为8%；浸渍次数为6次；焙烧温度为300℃。以最佳的实验条件制备出的TiO2-SiO2涂层载体比表面积达52.29m2/g,改性后的载体比表面积比0.25m2/g空白陶瓷扩大了200多倍。通过载体NH3-TPD测试,TiO2:SiO2=1:1时,脱附峰面积最大,酸量最多。与活性测试结果比较,TiO2:SiO2=4:1时,活性最好。用TiO2-SiO2载体,负载以V为主剂,过渡金属W、Ni、Co和稀土金属Ce为助剂,采用浸渍法制备了V系催化剂,考察了不同催化剂的活性。以尿素作还原剂,采用程序升温法,对各催化剂进行活性评价。实验结果显示,Ce-V-W/TS4催化剂在温度区间（100-450℃）活性要优于Ni-V-W/TS4和Co-V-W/TS4催化剂,400℃时转化率到达88%。Ce-Ni-V-W/TS4催化剂的活性要明显优于Ce-No-V-W/TS4、Co-Ni-V-W/TS4和Ce-Ni-Co-V-W/TS4催化剂,在400℃时转化率接近于100%。其中Ce-Ni-V-W/TS4体系催化剂中,以质量比Ce:Ni=5:1的活性最佳。BET、XRD、TPR、XPS等研究发现,催化剂的比表面积越大,有助于反应活性的提高；催化剂NH3-TPD的脱附峰面积的大小和脱附峰温度的高低,并不与活性的高低呈线性关系；在氧化还原反应中,助剂Ni、Co的添加使催化剂的还原峰都向低温方向移动,使得催化剂在低温下更易被还原；在Ce-Ni-V-W/TS4催化剂表面,Ce离子具有变价（Ce3+-Ce4+）,加速了催化剂中表面氧的迁,改变了N的存在形式,并且在电子转移的过程中,使得Vx+/V5+比值变越大,从而提高脱硝活性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 氮氧化物的危害及生成途径
• 1.1.1 氮氧化物的危害
• 1.1.2 氮氧化物的生成途径
• x脱硝控制技术'>1.2 NO_x脱硝控制技术
• 1.2.1 电子束法
• 1.2.2 直接催化分解
• 1.2.3 选择性非催化还原（SNCR）
• 1.2.4 选择性催化还原（SCR）
• 1.3 选择性催化还原（SCR）技术
• 1.3.1 SCR载体
• 1.3.2 SCR活性组分
• 1.3.3 SCR助剂
• 1.3.4 SCR还原剂
• 1.3.5 SCR反应机理的研究
• 1.3.6 SCR性能的影响因素
• 1.4 本文研究的意义和内容
• 第二章 实验部分
• 2.1 实验试剂和仪器
• 2.1.1 实验试剂
• 2.1.2 实验仪器
• 2.2 催化剂的制备
• 2.2.1 载体的预处理
• 2.2.2 溶胶的制备
• 2.2.3 载体涂层的制备
• 2.2.4 催化剂的制备
• 2.3 催化剂脱硝性能评价实验流程
• 2.4 催化剂的表征
• 2.4.1 催化剂比表面积测试
• 2.4.2 催化剂晶格结构测试
• 2.4.3 催化剂表面形貌测试
• 2.4.4 催化剂氧化还原性能测试
• 2.4.5 催化剂表面酸性测试
• 2.4.6 催化剂表面元素测试
• 2.5 本章小结
• 第三章 堇青石蜂窝陶瓷载体表面改性
• 3.1 载体表面改性
• 3.1.1 扩孔剂对载体比表面积的影响
• 3.1.2 复合溶胶对载体比表面积的影响
• 3.2 工艺涂层的确定
• 3.3 各因素对比表面积的影响
• 3.4 方差分析
• 3.5 载体表面酸性分析
• 3.6 活性测试
• 3.7 载体表面形貌
• 3.8 本章小结
• x性能研究'>第四章 钒系催化剂催化还原NO_x性能研究
• 4.1 不同元素对催化剂脱硝率的影响
• 4.1.1 V含量对催化剂脱硝率的影响
• 4.1.2 W含量对催化剂脱硝率的影响
• 4.1.3 Ce含量对催化剂脱硝率的影响
• 4.1.4 Ni含量对催化剂脱硝率的影响
• 4.1.5 Co含量对催化剂脱硝率的影响
• 4.1.6 多种元素对催化剂脱硝率的影响
• 4.1.7 混合元素对催化剂脱硝率的影响
• 4.2 复合催化剂的比表面积测试
• 4.2.1 不同元素催化剂的比表面积测试
• 4.2.2 混合元素催化剂的比表面积测试
• 4.3 复合催化剂的物相结构分析
• 4.3.1 不同元素催化剂的物相结构
• 4.3.2 混合元素催化剂的物相结构
• 4.4 复合催化剂的氧化还原
• 4.4.1 不同元素催化剂的氧化还原
• 4.4.2 混合元索催化剂氧化还原表征
• 4.5 复合催化剂的表面酸性分析
• 4.5.1 不同元素催化剂的表面酸性分析
• 4.5.2 混合元素催化剂的表面酸性分析
• 4.6 复合催化剂的表面元素分析
• 4.6.1 不同元素催化剂的表面元素分析
• 4.6.2 混合元素催化剂的表面元素分析
• 4.7 复合催化剂表面形貌
• 4.7.1 不同元素催化剂的表面形貌
• 4.7.2 混合元素催化剂的表面形貌
• 4.8 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢