碳载体的组成及孔结构调节对锰（铈）催化剂的低温NH3-SCR性能影响研究
氮氧化物(NOx)是主要的大气一次污染物，是造成酸雨、雾霾等大气污染的重要前体物，对环境和人体健康都造成严重的危害。氨气选择性催化还原技术（NH3-SCR）是目前效率最高、应用最广泛的脱硝技术。应用最为普遍的NH3-S C R催化剂是V-Ti系多掺杂催化剂，此类催化剂操作温度高、工作温度窗口窄、高温时易生成N2O造成N2选择性下降，且废弃含矾催化剂属于危废物，难以进行无害化处理再利用。锰氧化物（MnOx）价态多变，不同价态之间的转移可以提高其氧化还原性能，使其具有较好的低温NH3-SCR活性，且廉价环保，因此其作为钒基催化剂的替代受到广泛关注。炭材料由于其比表面积大、化学稳定性好常被用做催化剂的载体，且催化剂失效后，金属活性组分可方便的从碳材料载体中回收。但是，传统炭材料表面的亲水性差，使金属活性组分在浸渍过程中很难完全进入材料内部，导致活性组分很难达到很好的分散，从而使碳载锰铈催化剂的低温NH3-SCR活性不高。此外，SO2毒化所生成的硫酸铵盐易于在微孔中发生阻聚，使催化剂抗硫性能不佳。本文分别以C-TiO2复合介孔材料、大孔碳（MC）作为载体，负载活性组分Mn（Ce），深入研究了载体的组成及孔结构调节对锰铈催化剂低温NH3-SCR活性和抗硫抗水性的影响机制。 I.以KMnO4为锰前驱体，使用超声法制备Mn(x)/C-TiO2复合载体型SCR催化剂。探究等体积浸渍法、过量浸渍法和超声负载法以及KMnO4溶液浓度对Mn(x)/C-TiO2催化剂脱硝活性的影响，并对比C-TiO2复合介孔载体与纯钛介孔、纯碳介孔载体的脱硝性能差异。结果表明，当采用超声法，KMnO4溶液浓度为5mM时所制得的催化剂Mn(5)/C-TiO2脱硝效率最高，在240℃、空速为14400h?1时可达到84%。C-TiO2复合载体中TiO2的引入赋予了其良好的亲水性，使Mn组分更容易进入孔内，且碳钛杂化结构能更好的分散Mn组分，此外，较高的Mn4+含量和Lewis酸性位点使Mn(5)/C-TiO2催化剂具有了良好的NH3-SCR活性。 II.以Mn(NO3)2·4H2O和Ce(NO3)3·6H2O为锰铈前驱体，使用等体积浸渍法制备Ce(x)Mn/MC催化剂。研究了MnCe摩尔比、纯碳载体孔结构对催化剂活性的影响，并对其抗水、抗硫性做了模拟测试。研究发现以MnCe摩尔比1:2制备的Ce(2)Mn/MC催化剂，在160℃、空速为1940h?1时可达到90%的脱硝效率。此外通过对比实验得出Ce(2)Mn/MC具有较好的抗水性、抗硫性，具体地在240℃时，当SO2和H2O蒸气分别单独通入180min后，Ce(2)Mn/MC的NO转化率分别降至82.07%和72.40%，当切断SO2和H2O蒸气后，NO转化率可恢复至97.39%和89.83%；同时通入SO2和H2O蒸气140min时，Ce(2)Mn/MC的NO转化率降至0%，但切断SO2和H2O蒸气后，NO转化率可恢复至62.53%。Ce(2)Mn/MC中较高含量的Mn3+、较多的化学吸附氧（Oα）和丰富的Lewis酸性位点促进了其NH3-SCR活性。
锰铈催化剂;碳载体;超声法;等体积浸渍法;选择性催化还原;抗硫抗水性
上海应用技术大学
硕士
化学工程
金鸣林;金双玲;曹银平
2020
中文
TQ426.94
2021-11-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）