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NH3选择性催化还原NO,(NH3-SCR)是目前最为有效的烟气脱硝技术,其商用催化剂为V2O5-WO3(MoO3)/TiO2。钒基催化剂在高温段(300~400℃)具有较好的催化活性,但较窄的活性温度窗口、钒的环境毒性以及高温时较差的N2选择性等问题限制了其进一步的工业应用。因此我们设计研制了环境友好型CeO2基催化剂。针对纯CeO2较低的SCR活性、较差的N2选择性以及较弱的抗H2O + SO2中毒性能,本文采用固体酸对CeO2进行改进,并制备了一系列固体酸改性的CeO2基催化剂,考察不同固体酸改性的CeO2基催化剂对NH3-SCR的协调作用机制以及表面酸性对催化剂的NH3-SCR反应途径的影响。通过对CeO2载体、沉淀剂、pH值、制备方法以及水热温度等因素的优化,系统地研究了固体酸改性CeO2基催化剂在NH3-SCR反应中的影响,其主要研究成果如下:(1)采用浸渍法分别制备了磷钨酸、硅钨酸、磷钼酸和硫酸铵改性的CeO2催化剂,并将其用于NH3-SCR反应。实验结果表明磷钨酸和硅钨酸分别改性CeO2催化剂具有较好的SCR活性和抗H2O + SO2中毒性能。因此,又进一步考察了不同CeO2载体对磷钨酸改性CeO2催化剂(P-W/CeO2)的催化性能的影响。催化剂较高的Ce3+浓度、丰富的氧空穴和较多的酸性位点有助于提高NH3和NO的氧化能力,促进SCR活性。P-W/CeO2在NH3-SCR反应中遵循L-H和E-R机理:吸附在B酸性位点的NH4+与双配位基硝酸盐(NO3-)发生反应生成NO2、H2O和N2,从而提高低温SCR活性,遵循L-H机理;吸附在L酸性位点的NH3与NO2和NO反应生成N2和H2O,拓宽其活性温度窗口,遵循E-R机理。(2)研究了不同沉淀剂和不同pH值对硅钨酸改性CeO2催化剂结构及其表面酸性的影响。当沉淀剂是NH3·H20或者pH值为9时,硅钨酸主要分布在CeO2的(111)晶面,此时可促进CeO2与WO3之间的相互作用力,导致不饱和W=O键、Ce3+以及氧空穴的数量增多,进而促进表面酸性和氧化能力提高;以(NH4)2CO3作为沉淀剂时硅钨酸主要存在于CeO2的(200)和(220)晶面;以NH3·H20和(NH4)2CO3的混合物为沉淀剂时硅钨酸主要存在于CeO2的(200)晶面。此外,随着pH值从9调变为8、10和11时,暴露的CeO2晶面逐渐从(111)向(200)和(220)晶面转变,此时不利于硅钨酸在CeO2上分散,导致其酸量、酸种类以及氧化性能下降。硅钨酸改性CeO2的NH3-SCR反应途径为:NH4+(a)+NO3-(a)→NH4NO3(a)NH4NO3(a)→ NH3(a)+ HNO3(a)NO(g)+NH4NO3(a)→N2+2H2O+NO2(a)2NH3(a)+NO2(a)+NO(g)→2N2+3H2OB酸性位点与硝酸盐反应促进了低温SCR活性。该反应遵循L-H和E-R机理。(3)采用不同制备方法(水热法、共沉淀法、浸渍法和凝胶-溶胶法)制备了 ZrO2-WO3改性CeO2催化剂(CZW)。水热法制备的CZW(HT)表现出最佳的催化活性和抗H2O + SO2性能。CZW(HT)优异的催化活性可以归因于其较大的比表面积、良好的氧化还原性质、较多的Ce3+物种和丰富的化学吸附氧物种。此外,它还同时具有L和B两种酸性位点,这也促进了 CZW(HT)的SCR活性,并且证明了水热老化处理CZW导致其活性下降的原因为催化剂表面酸性的降低。(4)采用水热法制备了不同WO3形态的CZW。无定型态的WO3不仅可增多L和B酸性位点,还可促进桥接式硝酸盐、单配位基硝酸盐的生成,而含Ce2(WO4)3复合物的CZW只检测到了桥接式硝酸盐和L酸。B酸性位点和单配位基硝酸盐反应可促进SCR活性,导致含有无定型态WO3的CZW具有最佳的SCR活性。CZW在NH3-SCR反应中遵循L-H机理。