CO为还原剂的脱硝催化剂制备及性能研究

论文摘要

NOx是重要的大气污染物之一,对环境的危害很大。选择性催化还原是一种比较有效的消除氮氧化物的方法,近年来得到了广泛的研究。鉴于以纳米二氧化钛为载体的氧化物催化剂具有较高催化活性,六铝酸盐具有较好的热稳定性和较高的催化活性,本文以二氧化钛为载体的氧化物催化剂和六铝酸盐催化剂的制备及它们催化还原NO的活性为主要研究目标。本文采用浸渍法制备了以纳米二氧化钛为载体的不同氧化物活性组分的催化剂；采用共沉淀法制备了不同金属掺杂的锶系六铝酸盐催化剂。用SEM、BET、XRD、H2-TPR等技术对催化剂进行了表征,并用微型反应系统对催化剂的反应活性进行了评价。以NiO/TiO2为探针考察了焙烧时间、焙烧温度、负载量等制备条件对二氧化钛负载金属氧化物催化剂结构和催化性能的影响,得出最佳的制备条件为550℃焙烧4h,最佳的负载量为12%;以SrMnAl11O19-δ为探针考察了焙烧时间、焙烧温度对锶基六铝酸盐催化剂结构和催化性能的影响,得出最佳的制备条件为1200℃焙烧4h。在纳米二氧化钛上负载不同的金属氧化物作为活性组分,考察其结构和催化活性,筛选出结构和活性都较好的活性组分,用筛选出的氧化物在二氧化钛上进行了双活性组分的负载,进行表征和活性评价。结果表明,Fe2O3、NiO、Cr2O3、CuO作为活性组分时,NO的转化率较高。双组分的催化剂中Fe2O3-Cr2O3/TiO2系列催化剂具有来源广、价格低、比表面积大、低温活性好、热稳定性强等特点,是一种性能较好、前景明朗的脱硝催化剂。文中分别将不同的金属离子引入到六铝酸盐进行搀杂,考察其结构和催化活性。铁、钴、镍、铜、铬、锌、锆和铈离子单掺杂制备了SrMAl11O19-δ系列六铝酸盐催化剂,M为铁、钴、镍、铜、铬时,可以形成六铝酸盐结构；当M为Fe、Cu、Cr时,SrMAl11O19-δ催化剂具有很好的NO催化还原活性。用不同量的Fe和Ni掺杂制备了SrMxAl12-xO19-δ系列六铝酸盐催化剂,结果表明,过渡金属只能适量的取代六铝酸盐中的铝,过多的活性金属离子会破坏六铝酸盐的结构。用Mn、Cd、Co、Cu、Fe、Ni、Zn、Zr、Cr和Y双组份复合掺杂制备了SrMNAl10O19-δ系列六铝酸盐催化剂,锰铁、锰镍、锰铬、锰铜、铁钻、铁铜、铜钴复合掺杂可以形成六铝酸盐结构；其中,锰铁、锰铜、铁钻、铁铜、铜钴复合掺杂的六铝酸盐具有很好的NO催化还原活性。选取性能好的组合掺杂制备了SrMnxFe1-xAl11O19-δ、SrFexCo1-xAl11O19-δ、SrFexCo1-xAl11O19-δ、SrFexCu1-xAl11O19-δ、SrCuxCo1-xAl11O19-δ系列催化剂,进行了表征和活性评价。结果表明,SrMnxFe1-xAl11Ol9-δ系列六铝酸盐的结构和催化活性均较好,具有来源广、来源广、价格低、比表面积大、低温活性好、热稳定性强等特点,是一种性能较好、前景明朗的脱硝催化剂。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• x的来源'>1.1 NO_x的来源
• x的控制方法'>1.2 NO_x的控制方法
• 1.3 烟气脱硝的研究现状
• 1.3.1 吸收法
• 1.3.2 吸附法
• 1.3.3 微生物法
• 1.3.4 电子辐射法
• 1.3.5 选择性非催化还原（SNCR）
• 1.3.6 催化法
• 1.4 二氧化钛负载型催化剂
• 1.5 六铝酸盐型金属氧化物催化剂
• 1.6 本文研究的意义及内容
• 第二章 实验部分
• 2.1 实验试剂和仪器
• 2.1.1 实验药品
• 2.1.2 实验仪器
• 2.2 催化剂的制备
• 2.2.1 负载型催化剂的制备
• 2.2.2 六铝酸盐型催化剂的制备
• 2.3 催化剂的表征
• 2.3.1 粉末X射线衍射（XRD）
• 2-TPR）'>2.3.2 程序升温还原（H₂-TPR）
• 2.3.3 比表面积（BET）
• 2.3.4 差热—热重分析（DTA-TG）
• 2.3.5 扫描电子显微镜（SEM）
• 2.4 NO+CO反应性能测试
• 第三章 金属氧化物催化剂的制备与性能
• 3.1 制备条件对催化剂的影响
• 3.1.1 焙烧温度对催化剂的影响
• 3.1.2 焙烧时间对催化剂的影响
• 3.1.3 不同负载量对催化剂的影响
• 3.2 二氧化钛负载不同金属氧化物的催化剂
• 3.3 二氧化钛负载双金属氧化物的催化剂
• 2系列催化剂'>3.3.1 NiO-CuO/TiO₂系列催化剂
• 2O₃/TiO₂系列催化剂'>3.3.2 NiO-Cr₂O₃/TiO₂系列催化剂
• 2O₃/TiO₂系列催化剂'>3.3.3 NiO-Fe₂O₃/TiO₂系列催化剂
• 2O₃/TiO₂系列催化剂'>3.3.4 CuO-Fe₂O₃/TiO₂系列催化剂
• 2O₃/TiO₂系列催化剂'>3.3.5 CuO-Cr₂O₃/TiO₂系列催化剂
• 2O₃-Cr₂O₃/TiO₂系列催化剂'>3.3.6 Fe₂O₃-Cr₂O₃/TiO₂系列催化剂
• 3.4 本章小结
• 第四章 六铝酸盐催化剂的制备和性能
• 4.1 焙烧条件对催化剂的影响
• 4.1.1 焙烧温度对六铝酸盐催化剂的影响
• 4.1.2 焙烧时间对催化剂的影响
• 3+对六铝酸盐催化剂的影响'>4.2 单金属离子掺杂Al³⁺对六铝酸盐催化剂的影响
• 3+对六铝酸盐催化剂的影响'>4.2.1 不同金属离子掺杂Al³⁺对六铝酸盐催化剂的影响
• 3+单掺杂Al³⁺对催化剂结构的影响'>4.2.2 不同量的Fe³⁺单掺杂Al³⁺对催化剂结构的影响
• 2+单掺杂Al³⁺对催化剂的影响'>4.2.3 不同量的Ni²⁺单掺杂Al³⁺对催化剂的影响
• 3+对六铝酸盐催化剂的影响'>4.3 金属离子复合掺杂Al³⁺对六铝酸盐催化剂的影响
• 3+对六铝酸盐催化剂的影响'>4.3.1 Mn离子和不同金属离子复合掺杂Al³⁺对六铝酸盐催化剂的影响
• 3+对催化剂的影响'>4.3.2 其他离子复合掺杂Al³⁺对催化剂的影响
• 3+对催化剂的影响'>4.3.3 Mn离子和不同量的铁离子复合掺杂Al³⁺对催化剂的影响
• 3+对催化剂的影响'>4.3.4 Mn离子和不同量的镍离子复合掺杂Al³⁺对催化剂的影响
• xFe_1-xAl₁₁O_19-δ系列催化剂的制备及其性能'>4.3.5 SrMn_xFe_1-xAl₁₁O_19-δ系列催化剂的制备及其性能
• xCo_1-xAl₁₁O_19-δ系列催化剂的制备及其性能'>4.3.6 SrFe_xCo_1-xAl₁₁O_19-δ系列催化剂的制备及其性能
• xCo_1-xAl₁₁O_19-δ系列催化剂的制备及其性能'>4.3.7 SrMn_xCo_1-xAl₁₁O_19-δ系列催化剂的制备及其性能
• xCu_1-xAl₁₁O_19-δ系列催化剂的制备及其性能'>4.3.8 SrMn_xCu_1-xAl₁₁O_19-δ系列催化剂的制备及其性能
• xCo_1-xAl₁₁O_19-δ系列催化剂的制备及其性能'>4.3.9 SrCu_xCo_1-xAl₁₁O_19-δ系列催化剂的制备及其性能
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者和导师简介
• 附件