高效一体化TiO2-SnO2复合氧化物脱硫脱硝催化剂

Sn0.5Ti0.5O2复合氧化物显示了优异的CO同时还原NO和SO2的催化性能. 350 ℃ 525 ppmvSO2/520 ppmvNO/2085 ppmvCO,空速3000 h-1时,可使NO转化率接近100%, SO2转化率达87%以上,二者选择性都接近100%.反应机理的研究表明, Sn-Ti复合氧化物首先是良好的CO+SO2还原催化剂, CO+SO2反应过程中形成了表面活性硫,它具有促进NO还原的性能;当没有CO存在时,表面活性硫物种能使NO接近100%分解,但很快失活,加入CO则可基本保持活性,但随着SO2的放出催化剂仍缓慢失活;当同时有SO2存在时,即同时脱硫脱硝,活性能稳定存在.瞬变应答实验进一步证明表面活性硫起了传递氧的作用,从而促进了NO+CO的反应.     

CuO/Ti0.5Zr0.5 O2催化剂上NO+CO反应活性的研究

以Ti0.5Zr0.5O2复合氧化物为载体，采用浸渍法制备了不同负载量的CuO／Ti0.5Zr0.5O2(TZ)催化剂，考察了催化剂对NO的反应活性，并用TPR、TG-DTA和NO-TPD等技术对催化剂进行了表征。结果表明，CuO的负载量和焙烧温度对催化剂的活性均有影响。30％CuO／Ti0.5Zr0.5O2(500℃，2h)在反应温度为400℃时NO转化率为100％。TPR结果表明，CuO负载量≤12％时，在TPR上出现了2个还原峰(即α和β峰)；而进一步提高CuO的负载量，出现了γ还原峰，推测α峰为高度分散Cu物种的还原，β峰为孤立的Cu物种的还原，γ峰则为晶相CuO的还原峰。TG-DTA图谱显示在725℃左右的放热峰是ZrTiO4晶化过程的完成。NO-TPD结果表明NO吸附在TZ上的热脱附过程中，出现2个脱附峰；而NO吸附在12％CuO／TZ上，500℃和750℃焙烧的催化剂上出现3个脱附峰；而在850℃和950℃焙烧的催化剂上只出现2个脱附峰，且NO在上述不同焙烧温度的催化剂上的脱附峰温均低于载体，这表明NO吸附在CuO／TZ催化剂上比吸附在Ti0.5Zr0.5O2上更容易脱出和分解。     

CO为还原剂同时还原SO2和NO的SnO2-TiO2固溶体催化剂Ⅲ.催化剂的活性位和反应机理

 采用显微红外光谱、漫反射红外光谱、瞬变应答反应以及催化剂活性测试等实验手段,对SnO2-TiO2催化剂上SO2+CO,NO+CO和SO2+NO+CO (SRSN)反应的机理及活性位进行了综合研究. 结果表明, SO2+CO和NO+CO反应按典型的Redox机理进行,催化剂的表面晶格氧[O]和氧阴离子空穴[□]([O]-[□])是Redox反应的活性位. 对于SO2+CO反应,其[O]-[□]位于SnO2-TiO2催化剂中邻近Sn离子和邻近Ti离子的位置,邻近Ti离子的[O]-[□]的活性比邻近Sn离子的[O]-[□]的活性高. NO+CO反应主要在邻近Sn离子的[O]-[□]中心上进行. 对于SRSN反应,其中的SO2+CO反应的机理及催化剂的活性位与单纯的SO2+CO反应相同,而其中的NO＋CO反应按两种机理进行: 一种和单纯的NO＋CO反应相同,即按一般的Redox机理进行,其活性位为邻近Sn离子的[O]-[□]中心; 另一种按SO2促Redox反应机理进行,其活性位为表面活性硫物种[SO]*.     

CuO/Ce0.5Ti0.5O2的制备与表征及其对NO+CO反应的催化活性

以Ce0.5Ti0.5O2为载体, 采用浸渍法制备了不同负载量的CuO/Ce0.5Ti0.5O2催化剂, 通过TPR、XRD和激光Raman光谱等技术对其进行了表征, 并在色谱-微反装置上考察了催化剂对NO+CO反应催化性能. 结果表明, CuO/Ce0.5Ti0.5O2催化剂对NO+CO反应的活性与CuO负载量有关; 500 ℃焙烧的催化剂, 当CuO的负载量(w)为22%时, 催化剂的活性最好; 14%CuO/Ce0.5Ti0.5O2在700 ℃焙烧具有最佳催化活性, 这可能与复合载体形成了CeTi2O6的结构有关. TPR结果表明, CuO在Ce0.5Ti0.5O2上出现了四种还原能力不同的物种, α和β峰是载体表面高度分散的CuO物种, γ峰是与Ce0.5Ti0.5O2相互作用较强的孤立CuO晶簇的还原峰, δ峰是载体表面晶相CuO的还原峰; XRD结果表明700 ℃焙烧的样品中已出现了新复合氧化物CeTi2O6的晶相峰, 随焙烧温度的升高, 此晶相峰也变得更加明显, 这说明高温焙烧有利于Ce与Ti发生固相反应而形成CeTi2O6结构; Raman结果表明, 焙烧后的Ce0.5Ti0.5O2并不是简单的TiO2和CeO2的复合, 而是形成了新的晶相结构, 这也进一步验证了CeTi2O6结构的生成.     

MnO2-CeO2/Ti0.25Zr0.25Al0.5O1.75整体式催化剂的低温NH3选择性催化还原NO性能研究

采用共沉淀法制备了TiO2、Ti0.5Zr0.5O2(TZ)和Ti0.25Zr0.25Al0.5O1.75载体材料,并以MnO2和CeO2为活性组分,以T、TZ和TZA为载体,制备了3种整体式催化剂.对催化剂进行了低温N2吸附脱附、储氧量(OSC)、NH3-TPD和XPS的表征,并研究了3种催化剂在过量O2存在下的低温NH3-选择催化还原(NH3-SCR)活性及其抗H2O和SO2性能.结果指出,MnO2-CeO2/Ti0.25Zr0.25Al0.5O1.75(TZAC)有最大的比表面积、孔容和储氧能力、最强的表面酸性和最大的表面酸量.而这对选择催化还原(SCR)反应至关重要.活性测试结果指出,TZAC有最好的低温SCR活性和最宽的活性温度窗口.NO在102℃起燃(转化率为50%),在175～325℃之间NO转化率接近100%,而且TZAC表现出了较强的抗H2O和SO2性能.     

硫化CoMo/Al2O3催化剂上H2同时催化还原SO2和NO(Ⅰ)——催化剂的制备、表征及性能

用浸渍法制备了CoMo/Al2O3催化剂,并对其进行了XRD、低温氮吸附-脱附和TPR表征.结果表明,随着Co负载量的增加,催化剂表面活性物种增加,但同时催化剂的比表面积和孔容逐渐减小;硫化后的催化剂比未经硫化处理的催化剂表面具有更多更易还原的活性物种.将所制得的催化剂硫化后用于NO分解和H2还原NO反应,NO均完全转化,但催化剂最终会因为晶格硫的大量流失而活性下降.在H2还原NO反应体系中,H2的存在使得催化剂晶格硫的流失速率极大变缓,催化剂活性下降较慢;在H2同时还原SO2和NO体系中,由于晶格硫能够得到外界源源不断的补充,因此,SO2和NO能同时在催化剂表面实现稳定的还原,反应温度、空速、进料气中H2的配比、催化剂中Co负载量以及硫化预处理方式对催化剂的活性有显著影响.活性测试结果表明,在500℃,空速12000 h-1,n(H2)/n(SO2 NO)=2时,5%Co10%Mo/Al2O3上SO2和NO转化率均为100%,单质硫产率达96.6%.     

硫化NiW/Al2O3催化剂上H2同时催化还原SO2和NOⅡ. SO2和NO的同时还原

 对硫化NiW/Al2O3催化剂上H2同时还原SO2和NO反应进行了研究,探讨了温度、空速、H2配比以及Ni负载量对反应的影响. 结果表明,催化剂的活性随反应温度的升高而增加,550 ℃时, SO2和NO在15%Ni-10%W/Al2O3上的转化率达100%,单质硫的产率达90%以上; 增加空速对NO转化率和单质硫的选择性影响不大,但SO2转化率及单质硫产率明显下降; 提高n(H2)/n(SO2+NO)的比值可显著提高SO2转化率,但单质硫选择性明显下降,其比值为2.0时单质硫产率最大,随后随H2浓度的增加而迅速下降, NO转化率几乎不受H2配比的影响; 增加催化剂的Ni含量可明显提高各反应物的转化率及单质硫的选择性和产率; 预硫化过程对催化剂性能有很大影响,是获得高活性催化剂的必要条件. 催化剂稳定性测试及XRD结果表明,催化剂不会因为晶格硫的大量流失而失活. 最后,提出了H2同时还原SO2和NO反应的机理.     

CO为还原剂同时还原SO2和NO的SnO2-TiO2固溶体催化剂 I．催化剂的催化性能

采用共沉淀法制备了不同SnO2含量的SnO2-TiO2固溶体催化剂．发现该催化剂对以CO为还原剂同时还原SO2和NO生成S和N2的反应具有高活性和高稳定性．SnO2含量为50％(摩尔分数)的样品活性最高，在350℃，0．0525％s0，，0．052％NO，0.208％CO和空速3000h^-1的条件下，NO转化率接近100％，SO2转化率为88％，S和N2的选择性都接近100％，反应过程中没有剧毒气体COS生成．对于SO2 CO反应，该样品也显示了极高的活性，在350℃，0.105％SO2，0.208％CO和空速3000h^-1的条件下，SO，转化率达98％，S的选择性近100％．但该催化剂对NO CO反应的催化活性不高，在350℃，0.1025％ NO，0.208％C0，空速3000h^-1的条件下，NO的转化率仅为50％．上述结果表明，SO2对NO CO反应具有促进作用．单独的SnO2或TiO2对SO2 CO，N0 CO或SO2 NO CO反应的催化活性都很低，但SnO2和Ti02形成SnO2-TiO2固溶体后催化活性显著增大，说明SnO2和TiO2之间产生了协同效应．     

硫化CoMo/Al2O3催化剂上H2同时催化还原SO2和NO(Ⅱ)——催化反应活性相及机理探讨

主要通过XPS表征、热力学计算以及一系列设计的评价实验等方法,对硫化CoMo/Al2O3催化剂上H2同时催化还原SO2和NO反应的活性相、吸附活性位以及反应机理进行了研究.结果表明,金属硫化物相是SO,和NO转化的主要活性相,并与载体Al2O3共同承担H2S转化为单质硫的作用.此外,反应过程中产生的品格空位也对NO转化起着重要作用.催化剂表面的阴离子空位是SO2和NO共同的吸附活性位,SO2对NO的吸附有抑制作用,而催化剂表面的L碱佗也是SO2的吸附活性位,NO可促进SO2的氧化吸附.最后,本文从反应分子的吸附与活化、NO的转化及品格硫的流失、SO2还原到H2S、H2S的转化、晶格硫的补充等5个方面提出了反应机理.     

等离子体协同CuO／TiO2-γ·Al2O3催化CH4脱除NO

对合成的12％CuO／15％TiO2／γ-Al2O3催化剂进行了BET和XRD表征,并结合等离子体与催化协同脱除NO的反应装置,考察了单一等离子体、单一催化剂以及等离子体与催化协同脱除NO＋CH4＋O2的反应结果,研究了上述三种条件下NO和CH4的转化率。BET表征结果表明,15％TiO2／γ-Al2O3的孔径分布在微孔和介孔之间;XRD结果表明,催化剂表面有CuO晶相;反应活性数据表明,单一等离子体存在时,NO和CH4的转化率随着等离子体的输入功率增大而逐渐增加,反应体系引入体积分数为2．5％的O2气促进了NO和CH4的转化;使用单一催化剂时,NO和CH4的转化率随温度升高而分别增大至30％和20％。同时NO转化率随O2气浓度的增加先增加后降低,CH4随O2气浓度的增加转化率逐渐增大;等离子体与催化剂协同作用NO＋CH4＋O2反应中,NO和CH4的转化率随O2气浓度的增加与只有催化剂存在条件下的变化趋势一致,但是增大了NO的低温转化率,同时CH4的转化率提高到了90％。     

Effects of Carrier on CuO／TiO2 and CuO／Ti0.5Zr0.5O2 Catalysts in the NO＋CO Reaction

Using TiO2 and Ti0.5Zr0.5O2 as carriers, the CuO/TiO2 and CuO/Ti0.5Zr0.5O2 catalysts were prepared by the impregnation method with Cu(NO3)2 as active component. The catalytic activities in NO CO reaction were investigated using a microreactor-GC system, and structure and reducibility of catalysts were characterized by means of physical adsorption, TPR, XRD, NO-TPD technologies. It was found that the activity of CuO/Ti0.5Zr0.5O2 catalyst was higher than that of CuO/TiO2, probably due to the large specific surface area of Ti0.5Zr0.5O2 that played an important role in NO CO reaction.     

K-Ce0.5Zr0.5O2催化碳颗粒物燃烧性能

用等体积浸渍法制备了不同K负载量的xKNO₃-Ce_0.5Zr_0.5O₂系列催化剂，用程序升温氧化反应(TPO)考察催化剂对碳颗粒物(soot)燃烧的催化活性. 并采用XRD、BET、FT-IR、XPS等技术对KNO3负载催化剂进行表征. 结果表明KNO₃负载量对催化剂的比表面、表面化学环境有显著的影响；KNO₃能使催化剂对soot的催化燃烧活性有较大提高，且存在最佳负载量，当x=0.5时，催化剂的活性最好，碳颗粒物的起燃温度（Ti）和峰顶温度（Tp）分别为290 ℃和360 ℃. 在反应过程中，KNO₃熔融状态的形成和K₂CO₃的生成，使催化活性明显提高.     

稀土取代的复合氧化物Eu_（0．5）RE_（0．5）Fe_（0．5）Mn_（0．

利用固相反应合成了稀土取代的复合氧化物Ｅｕ_（０．５）ＲＥ_（０．５）Ｆｅ_（０．５）Ｍｎ_（０．５）Ｏ_３（ＲＥ＝Ｌａ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ）．测量了这些化合物的ＸＲＤ和ＸＰＳ谱。在ＸＰＳ研究中发现，稀土取代而使稀土元素本身的结合能相对于其倍半氧化物中的有所降低；在取代的复合氧化物中，随着ＲＥ离子半径的减小，Ｆｅ、Ｍｎ的结合能随之增加。     

SO_2对Co_3O_4/Al_2O_3选择性催化氧化NO的影响

采用流动态原位IR ,TPD及XPS技术研究了NO及SO2 在Co3 O4 /Al2 O3 金属氧化物催化剂表面上的吸附及脱附行为 ,并与该催化剂上模拟烟道气中NO的选择性催化氧化活性相关联 ,考察了SO2 对该反应过程的影响及作用机理 .     

硫化CoMo/Al2O3-TiO2催化剂上CO催化还原SO2的研究

报导了Al2O3、Al2O3-TiO2和TiO2担载的硫化CoMo催化剂上CO催化还原SO2的规律性,结果表明，反应物分别在350 ℃、350～400 ℃间和400 ℃完全转化为CO2和元素S.在含TiO2的催化剂上,CO-SO2反应可同时按COS中间物机理和Redox机理进行,从而使尾气中COS的含量大为降低,提高了生成元素S的选择性.对反应机理进行了讨论.     

稀土氧化物上SO2和NO的催化还原(Ⅲ)──用CO作还原剂的同步脱硫和脱氮

考察了稀土系列氧化物作为CO同步还原SO₂和NO催化剂的活性.结果表明,氧化钐和氧化钕表现了最高的活性,在475℃,SO₂和NO的转化率同时超过95%.实验发现稀土氧硫化物是活性相.通常脱硫活性高的样品同样具有高的脱氮活性,但CeO₂表现了不同的行为,其脱硫活性虽低,但脱氮活性却较高.文中还对同步反应的机理作了探讨,发现COS不仅是还原SO₂的中间物,同时也是还原NO的中间物.结合活性相和反应机理对不同稀土氧化物的活性差异作了讨论.     

局部化学法合成K0.5Bi0.5TiO3片状晶粒及其反应机理研究

以含铋层状Bi4Ti3O12(BIT)晶粒作为反应前驱体, 通过熔盐环境下的局部化学反应法制备了片状钛酸铋钾(K0.5Bi0.5TiO3, KBT)陶瓷粉体晶粒. 分析结果表明, 所制备的KBT陶瓷晶粒平均直径约为15～20 μm, 厚度小于2 μm. 分析了由含铋层状型BIT向钙钛矿型KBT片晶转化的形成机制, 并讨论了反应路径对最终产物形貌的影响规律.     

Fe-Mn/Al2O3催化剂低温 NH3选择性催化还原 NO的性能

本文制备了一系列 Fe-Mn/Al2O3催化剂,并在固定床上考察了其 NH3低温选择性催化还原 NO的性能.首先考察了不同 Fe负载量制备的催化剂的脱硝性能,优选出最佳的 Fe负载量;在此基础上,研究了 Mn负载量对催化剂脱硝效率的影响;最后,对优选催化剂的抗 H2O和抗 SO2性能进行了实验研究;同时,对催化剂由于 SO2所造成的失活机制进行了考察.采用 N2吸附-脱附、X射线衍射、透射电镜、能量弥散 X射线谱、程序升温还原、程序升温脱附、X射线光电子能谱、热重和傅里叶变换红外光谱等方法对催化剂进行了表征.结果表明,最佳的 Fe和 Mn负载量均为8%,所制的8Fe-8Mn/Al2O3催化剂在150°C的脱硝效率可达近99%;同时,在整个低温测试区间(90–210°C)的脱硝效率均超过了92.6%. Fe在催化剂表面主要以 Fe3+形态存在,而 Mn主要包括 Mn4+和 Mn3+; Mn的添加提高了 Fe在催化剂表面的积累,促进了催化剂比表面积增大和活性物种分散,改善了催化剂氧化还原性能和对 NH3的吸附能力.催化剂的高活性主要是由于其具有较大的比表面积、高度分散的活性物种、增加的还原特性和表面酸性、较低的结合能、较高的 Mn4+/Mn3+和增强的表面吸附氧.此外,8Fe-8Mn/Al2O3的催化性能受 H2O和 SO2影响较小,抗 H2O和 SO2能力较强.同时,反应温度对催化剂的抗硫性有重要影响,在较低的反应温度下,催化剂抗硫性更好; SO2造成催化剂活性降低主要是由于催化剂表面硫酸盐物种的生成.一方面,表面硫酸铵盐的生成造成催化剂孔道堵塞和比表面积降低,减少了反应中的气固接触从而导致活性降低;另一方面,催化剂表面的活性物种被硫酸化,造成反应中的有效活性位减少,从而降低了催化剂活性.     

氨法选择性还原氮氧化物 V2O5/TiO2-PILC催化剂的抗硫性能

选择性催化还原(SCR)是目前去除氮氧化物最有效的方法之一. V2O5/TiO2催化剂被广泛应用于氨法选择性还原氮氧化物(NH3-SCR)反应,但该催化剂存在工作温度高(300–400oC)及 SO2氧化率高引起设备腐蚀和管路堵塞等问题,开发低温 SCR催化剂具有重要意义.过渡金属氧化物(如 Fe2O3, MnOx和 CuO等)催化剂用于低温SCR先后见诸文献报道,但这些催化剂在 SO2和 H2O存在下易失活.近年来柱撑黏土(PILC)引起科学家广泛关注, Yang等首次将 V2O5/TiO2-PILC催化剂应用于 NH3-SCR反应,发现其催化活性高于传统 V2O5/TiO2催化剂.柱撑黏土基催化剂在 NH3-SCR反应中也显示出良好抗硫性能,但 V2O5/TiO2-PILC催化剂的抗硫机理至今尚未见深入研究.因此我们制备了一系列 V2O5/TiO2-PILC催化剂,采用原位漫反射红外等方法详细研究了其抗硫性能较好的原因.
　　首先采用离子交换法制备出 TiO2-PILC载体,之后采用浸渍法制备了不同钒含量(质量分数x/%=0,3,4,5)的xV2O5/TiO2-PILC催化剂.同时,制备了传统 V2O5/TiO2和 V2O5-MoO3/TiO2催化剂作为对比.活性评价结果显示,4V/TiO2-PILC催化剂具有最高的催化活性,其催化性能与传统钒钛催化剂相当.在160oC时, NO转化率可达80%以上.同时,4V/TiO2-PILC催化剂还具有较宽的反应温度窗口,在260–500oC范围内, NO转化率保持在90%以上.向反应体系中加入0.05% SO2和10% H2O后,在低温(160oC以下)时所有催化剂的反应活性都有一定提高,可能是由于 SO2的加入提高了催化剂的表面酸性.继续升高温度,4V/TiO2和4V6Mo/TiO2催化剂活性均明显下降,而4V/TiO2-PILC催化剂的活性则未出现明显下降.原位漫反射红外光谱结果显示, SO2在三种催化剂表面的吸附以表面硫酸盐或亚硫酸盐物种以及离子态 SO42–物种形式存在,而在4V/TiO2-PILC催化剂表面离子态 SO42–物种的量最少. X射线光电子能谱及 O2程序升温脱附结果显示,在4V/TiO2-PILC催化剂上,表面吸附氧(Oads)的量最少.综合上述分析可以得出,在 SO2气氛下,离子态 SO42–物种在 SCR催化剂表面的累积可能是导致其失活的主要原因,而离子态 SO42–物种的形成可能与催化剂表面吸附氧的量有关.