论文部分内容阅读
氨气选择性催化还原NOx(Selective Catalytic Reduction of NOx by Ammonia,NH3-SCR)是一种有效的固定源烟气脱硝技术。本文模拟固定源烟气排放特征，开展了NH3-SCR铈基催化剂的研制及其反应机理的研究，发现CeO2-WO3/TiO2，CeO2-WO3及CeO2/TiO2-SiO2催化剂具有良好的催化活性，利用BET、XRD和XPS等手段对催化剂进行了表征，并用TPD和原位DRIFTS技术详细探讨了铈基催化剂上的NH3-SCR反应机理。获得了如下创新性成果：
(1)助剂W的掺杂对CeO2/TiO2催化剂的活性显示出很好的促进作用，在200～450℃范围内，NOx转化率达到90％以上，同时其抗硫性能较CeO2/TiO2有明显的提高。W的改性有利于表面Ce4+→Ce3+的转变，提高催化剂对NO氧化为NO2的能力，同时使催化剂表面的酸性位数量增多，有利于表面NH3的吸附，从而促进了SCR反应。CeO2/TiO2催化剂上NH3选择性还原NOx的反应，在不同的温度段遵循不同的反应机理。而CeO2-WO3/TiO2催化剂在所考察的温度范围内均遵循着E-R机理。
(2)采用共沉淀法制备了CeO2-WO3复合氧化物催化剂用于NH3-SCR，在175℃时的NOx转化率就已经达到73%，200～450℃温度范围内，NOx转化率均达到95%以上。300℃时200ppm SO2存在条件下并未对其催化活性产生影响。CeO2与WO3的相互作用使得CeO2-WO3催化剂有很强的NH3吸附能力，并且催化剂表面拥有丰富的Br(o)nsted酸性位、Lewis酸性位和高活性硝酸盐物种。在SCR反应过程中，低温阶段NO在CeO2-WO3的催化还原是同时按照L-H和E-R机理平行进行的。随着温度的升高，E-R机理占主导。
(3)制备了一系列基于不同载体的铈基催化剂。结果发现CeO2/TiO2-SiO2催化剂显示出较高的NH3-SCR活性及非常优良的抗水抗硫性能。Si的掺杂有利于活性组分的分散及TiO2锐钛矿晶型的稳定；同时使催化剂表面更多的Ce4+转变为Ce3+，增加表面酸性位的数量。Ti-Si复合氧化物由于其本身特殊的结构，使得SO2在其表面并不易于累积，对表面NH3与NO3-吸附物种的影响较小。