Au/Mn2O3/Al2O3催化剂的制备及其deNOx活性

由于燃煤烟气、汽车尾气的过度排放 ,大气中ＮＯｘ(其中ＮＯ占 90 %以上 )浓度已呈上升趋势。ＮＯ在阳光作用下 ,易形成光化学烟雾 ,危害人体的呼吸系统。ＮＯ还是破坏大气臭氧层和形成酸雨的前驱气体之一 ,破坏生态环境。催化分解和催化还原法是消除ＮＯ(ｄｅＮＯｘ)的主要方法。但由于实际环境中ＮＯ往往与某一种或几种还原性气体 (如ＣＯ、低碳烃 )共存 ,所以催化还原法是人们公认的有应用前景的ｄｅＮＯｘ 方法[1 ] 。近十几年来 ,国内外研究较多的ｄｅＮＯｘ 催化剂是Ｃｕ ＺＳＭ 5 ,其催化活性除受原料气中氧含量的影响外 ,很大程度上…     

无氧条件下Pd/CeO2催化剂表面NH3还原NO过程中N2O形成机理研究

氮氧化物(NO_x,主要包括NO和NO_2)是主要的大气污染物之一,造成酸雨,光化学烟雾和臭氧层破坏等环境问题,甚至直接危害人体健康.化石燃料燃烧和汽车尾气排放是NO_x的主要来源,严格控制火力发电厂,大型锅炉,汽车尾气等污染源中NO_x的排放刻不容缓.以NH_3为还原剂选择性催化还原NO_x(NH_3-SCR)是目前公认的最有效的NO_x脱除技术,然而在催化NO_x还原为N_2的过程中往往伴随着副产物N_2O的生成,降低了催化剂的选择性,造成温室气体效应和破坏臭氧层等环境问题.因此充分理解NH_3-SCR过程中N_2O的形成机理对于抑制N_2O的产生、提高催化剂的选择性十分重要.本文将高度分散的Pd纳米团簇负载在Ce O_2纳米棒上制成Pd/Ce O_2催化剂,结合NH_3-TPD, NO-TPD和原位傅里叶转换红外光谱等表征手段研究了无氧条件下该催化剂上利用NH_3催化还原NO过程中N_2O的产生路径.结果表明, N_2O的形成途径与反应温度和反应气体的浓度相关.当反应气体中NH_3含量大于化学计量比时,在反应温度低于200°C时,由NH_3活化产生的吸附态H·自由基与催化剂表面吸附的NO反应先生成中间产物HON,两个HON分子进一步反应生成N_2O;过量的吸附态的H·自由基也可以与HON反应生成N_2,所以低温下(200°C)随着反应气氛中NH_3的增加,解离生成的H·也随之增加,促进反应向着生成N_2的方向进行,从而抑制了N_2O的产生.随着反应温度增加, NH_3解离产生的H·被CeO_2表面的O捕获形成羟基,中间产物HON的生成被切断,从而阻断了N_2O的生成.同时由于体系中含有大量的NH_3,吸附态的NO会优先与活化态的NH_3物种反应生成N_2,阻碍了NO解离生成N_2O这一过程的发生,因此NH_3过量情况下在高温下观察不到N_2O的产生,可获得100%的N_2选择性.但是当反应气体中的NH_3含量不足时,即体系中含有过量的NO,当反应温度高于250°C, NO可在催化剂表面解离生成吸附态的N·自由基和O·自由基, N·自由基可进一步与吸附态的NO反应生成N_2O, NO的解离是N_2O生成的速控步,还原性吸附物种对O·自由基的捕捉将有利于N_2O的生成.当反应温度介于200–250°C, NH_3解离产生的H·自由基既可以与NO结合生成HON中间产物,又能被CeO_2表面的O捕获形成羟基,两个反应之间存在竞争,此时N_2O产生与反应气体浓度之间的关系不再呈单调变化.     

焙烧温度对Au/CeO2-La2O3催化剂水煤气变换性能的影响

采用沉积沉淀法制备了Au/CeO2催化剂,通过N2物理吸附、XRD、H2-TPR和HRTEM等手段研究了焙烧温度对催化剂的织构、物相、还原性能以及WGS反应活性的影响。结果表明,焙烧温度对催化剂活性影响显著,低温焙烧有利于金粒子在载体表面的良好分散,高温焙烧则会使金粒子在载体表面聚集长大。选择适中的焙烧温度不仅可以使表面纳米金粒子获得较好的分散,而且可使Au与载体间具有适宜的相互作用,从而拥有较佳的WGS性能。在本文考察范围内,300℃焙烧4 h制得的样品在各个反应温度点上均表现了最高的WGS活性。     

CeO2分散度对Au/CeO2-SiO2催化剂上甲醛的催化氧化影响

采用浸渍法在高比表面积的SiO2上负载不同量的CeO2,得到了CeO2不同颗粒尺寸的CeO2-SiO2载体,并用沉积沉淀法制备了CeO2-SiO2负载的纳米金催化剂.通过元素分析、X射线衍射、程序升温还原、N2物理吸附、拉曼光谱和透射电镜等技术对催化剂进行了表征,并考察了催化甲醛氧化活性.结果表明,高分散度、小尺寸的CeO2有利于得到较小尺寸的Au颗粒,并增强了催化剂的还原能力和氧缺位浓度,从而有利于提高催化剂低温甲醛催化氧化活性.     

常温常湿CO氧化催化剂Au/Fe2O3的制备与稳定性研究

研究了不同方法制备的Ａｕ／Ｆｅ２Ｏ３催人上常温常湿条件下ＣＯ的氧化性能。结果表明,加料顺序、焙烧温度、沉淀剂种类、金含量等因素对催化剂的稳定性均有较大影响,其中以Ｋ２ＣＯ３或Ｎａ２ＣＯ３为沉淀剂,金含量３％,焙烧温度２５０～３５０℃制得的催化剂具有较好的稳定性和抗水性,于２５℃连续加篱水蒸气反应４３０ｈ可保持ＣＯ完全转化,ＸＲＤ结果表明,催化剂的稳定性与单质金及α－Ｆｅ２Ｏ３的粒径成反比,并与反应     

CuO/CeO2-Al2O3催化剂中CuO高温迁移和固相反应的研究

采用原位XRD、激光Raman光谱和TPR技术研究了不同温度焙烧的CuO／CeO2-Al2O3催化剂中CuO物种的存在形式及其高温固相反应。结果表明，300℃焙烧催化剂CuO以晶相和非晶相形式存在于CeO2-Al2O3的表层。600℃焙烧催化剂，表层CuO部分迁移到CeO2内层，并与载体Al2O3反应生成CuAl2O4。800℃焙烧催化剂，除了极少景CuO以晶相和非晶相形式存在于CeO2-Al2O3的表层外，大部分CuO迁移到CeO2内层，与载体反应生成CuAl2O4的量明显增加。900℃焙烧催化剂。所有的Cu物种都以CuAl2O4形式存在。表明高温焙烧有利于CuO向CeO2内层迁移及内层CuO与载体Al2O3反应生成CuAl2O4。     

CeO2稳定Ru/γ-Al2O3湿空气氧化催化剂的研究

用CeO2作添加剂，对以γ-Al2O3为载体、RuO2为活性组成分的Ru/Al2O3湿空气氧化催化剂掺杂改性，用分步浸渍的方法制备出Ru/CeO2/Al2O3三元复合氧化物催化剂。经XRD分析，证明CeO2进入了γ-Al2O3的晶格，并且有效抑制了高温时γ-Al2O3向α-Al2O3的相变及RuO2向γ-Al2O3晶格的渗入，在270℃、5.5MPa条件下，对苯酚的催化氧化降解结果表明，CeO2的加入可明显提高催化剂活性，其中Ru:CeO2:Al2O3(质量比)=0.6：6：100的催化剂性能最佳，反应30min，苯酚的去除率为96.0％。     

Ni/CeO2-Al2O3催化剂上CH4-CO2转化积炭性能的研究

采用脉冲微量反应技术研究了添加n型半导体氧化物CeO₂对Ni基催化剂上CH₄积炭/CO₂消炭性能的影响,用TPR,XPS和氢吸附技术对催化剂进行了表征.结果表明,活性金属原子Ni与半导体氧化物CeO₂之间存在金属-半导体相互作用(MScI),CeO₂的添加提高了活性原子Ni⁰的d电子密度,在一定程度上抑制了CH₄分子中C-Hσ电子向d轨道的迁移,降低了CH₄裂解积炭活性;可加强Ni⁰原子d轨道向CO₂空反键π轨道的电子迁移,促进CO₂分子的活化,提高CO₂的消炭活性,使Ni/CeO₂-Al₂O₃催化剂具有较强的抗积炭性能.     

Ce0.67Zr0.33O2对CH4燃烧催化剂Fe2O3/Al2O3的改性作用

固定n（Ce）／n（Zr）比为0．67／0．33,用共沉淀法制得一系列CeO2-ZrO2-Al2O3固溶体,采用这些固溶体作载体,以Fe2O3为活性组分,用浸渍法制备了一系列催化剂,BET结果显示,将适量Ce0.67Zr0．33O2引入到Al2O3载体中有助于催化剂保持较高的比表面积,TPR结果显示,载体中引入适量的Ce0．67Zr0.33O2可以改善催化剂的氧化还原性能,XRD结果表明,Fe2O3在CeO2-ZrO2-Al2O3载体上呈现出良好的分散状况,老化前后催化剂的晶相结构基本无明显变化,特别是当载体中m（Ce0.67Zr0.33O2）：m（Al2O3）的值为1：2时,Fe2O3／CeO2-ZrO2-Al2O3催化剂在甲烷催化燃烧中显示出最佳的催化性能和抗高温老化性能。     

CeO2和Co3O4助剂对镍基催化剂是CH4积碳和CO2消碳性能的影响

采用脉冲微反技术研究了添加CeO2和Co3O4助剂对镍基催化剂上CH4积碳和CO2消碳性能的影响，并用BET，TGA，XPS及CO2－TPSR等技术对催化剂进行了表征。结果表明，添加CeO2可以提高活性原子Ni^0中d电子的密度；Ni^0原子中d电子密度的增加在一定程度上凶制了CH4分子中C－H键σ电子向d轨道的迁移，降低了CH4裂解积碳性能；同时加强了Ni^0原子d轨道向CO2空反馈π轨道的电子迁移，促进了CO2分子的活化，提高了CO2的消碳活性。助剂Co3O4的添加则促进CH4的裂解积碳，抑制了CO2的消碳。分析表明，活性金属与半导体助剂之间存在的金属－半导体要互作用是影响这种机制的主要因素。     

CeO2/TiO2 Monolith Catalyst for the Selective Catalytic Reduction of NOx with NH3: Influence of H2O and SO2

The influences of H₂O and SO₂ on CeO₂/TiO₂ monolith catalyst for the selective catalytic reduction(SCR) of NO_x with NH₃ were investigated. In the absence of SO₂, H₂O inhibited the SCR activity, which might be ascribed to the competitive adsorption of H₂O and reactants such as NH₃ and/or NO_x. SO₂ could promote the SCR activity of CeO₂/TiO₂ monolith catalyst in the absence of H₂O, while in the presence of H₂O it speeded the deactivation. During the SCR reaction in SO₂-containing gases, Ce(III) sulfate species formed on the catalyst surface, resulting in the enhancement of Brønsted acidity. This played a significant role in the enhanced SCR activity. However, in the presence of both H₂O and SO₂, a large amount of ammonium-sulfate salts formed on the catalyst surface, which resulted in the blocking of catalyst pores and deactivated the catalyst. In addition, the NO_x conversion was more sensitive to gas hourly space velocity in the presence of H₂O than in the absence of H₂O. The relatively high space velocity would result in a higher formation rate of ammonium-sulfate salts on per unit catalyst in the presence of H₂O and SO₂, which caused obvious deactivation of Ce/TiO₂ monolith catalyst.     

基于NH_3-SCR的CeO_2-TiO_2复合氧化物催化剂:结构与脱硝性能

以TiOSO_4·2H_2O和Ce(NO_3)_3·6H_2O为前驱体,采用共沉淀法制备了不同CeO_2含量的CeO_2-TiO_2复合氧化物催化剂.对样品结构进行了表征,考察了催化剂的NH_3-SCR(NH_3选择性催化还原)反应活性、N_2选择性和抗水抗硫性能.结果表明,随着催化剂中CeO_2含量的增加,催化剂的物相结构、晶粒尺寸及脱硝性能均出现规律性变化,这种改变与样品的酸碱性和氧化还原性能的变化有关.当样品中CeO_2的质量分数约为50%时,催化剂的结构呈无定形态,具有较大的比表面积和较多的氧空位,有利于反应物分子在催化剂表面的吸附和活化,拓宽了催化剂的低温活性窗口并提高了NO的转化率.     

Catalytic Performance of MnO_x-WO_3/TiO_2 Catalyst for Selective Catalytic Reduction of NO_x with NH_3 and Its Tolerance Towards SO_2

The performance of Mn-W/TiO₂ for selective catalytic reduction(SCR) of NO_x with NH₃ and its resistance to different concentrations of SO₂ at various temperatures were investigated. The results show that WO₃ increased the active sites and enhanced the strength of acid, so it was an effective promoter of MnO_x/TiO₂. The NO_x conversion on Mn-W/TiO₂ ranges from 80.3% to 99.6% between 100 °C to 350 °C at GHSV=18900 h^–1, while N₂ product selectivity changes from 100% to 98.7%. In the presence of 0.01% SO₂ and 6% H₂O, NO_x conversion maintained 98.5% at 120 °C. The influence of more than 0.01% SO₂ on the activity of MnO_x-WO₃/TiO₂ will disappear if the temperature rises above 250 °C. By means of heating and sweeping with He, the activity of the catalysts can be recovered. At 300 °C, NO_x conversion yielded 99% with 0.07% SO₂ and reached the level of commercial V-W/TiO₂ catalysts. The Mn-W/TiO₂ catalyst showed excellent performance for SCR of NO_x with NH₃ in a wider range of temperature with strong tolerance to SO₂.     

吸附相反应技术制备MnO_x/CeO_2/SiO_2催化剂及其低温选择性催化还原NO_x

采用吸附相反应技术制备得到了MnOx/CeO2/SiO2催化剂,通过X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、紫外激光拉曼(Raman)等手段对催化剂进行了表征.HRTEM分析表明活性组分MnOx与CeO2都均匀分布在载体SiO2表面;XRD分析表明Mn3O4特征峰随着CeO2含量的增加逐渐减小至完全消失,CeO2的加入降低了MnOx的结晶程度,增加了MnOx的分散性;Raman光谱表明催化剂表面的Mn离子能够进入CeO2晶格,激发出空穴氧,随着CeO2负载量的增加,催化剂氧空穴浓度先升高后降低.以NH3为还原剂,考评催化剂的NOx低温选择性催化还原(SCR)性能,催化剂催化活性随CeO2负载量增加先升高后降低,与催化剂氧空穴浓度变化规律一致,说明催化剂活性受氧空穴浓度影响,氧空穴浓度升高,催化剂催化活性升高.     

Ni-Al2O3催化剂焙烧温度对丙烷催化还原NO反应性能的影响

环境污染与防治问题全球瞩目,而一氧化氮作为最难消除的大气污染物之一,已日益受到世界各国的重视.金属氧化物催化剂是研究贫燃条件下烃类选择催化还原NO的一个重要方向[1~3],以氧化铝为载体的镍催化剂虽然表现出很高的活性[4,5],但是催化剂结构对NO转化活性的影响并未见详细报     

SCR催化剂碱(土)金属中毒的研究进展

在选择性催化还原(SCR)烟气脱硝系统中,催化剂碱(土)金属中毒和再生受到广泛关注。本文综述了SCR脱硝催化剂碱(土)金属中毒的失活机理及基于分子水平上碱金属中毒的研究新思路,并根据催化剂的各种失活机理,有针对性地综述了提高催化剂抗碱金属中毒的途径及中毒催化剂的再生方法。     

整体式Pt基催化剂上CH4选择性催化还原NO的研究

以La-Al2O3(La稳定的γ-Al2O3)、Ce0.63Zr0.37O2(OSM1)及Ce0.5Zr0.3Mn0.2O2(OSM2)为载体, Pt为活性组分, 制备了Pt质量分数为1%的整体式催化剂. 研究了不同载体负载的催化剂对CH4选择催化还原NO反应的性能, 并利用XRD、H2-TPR和XPS对催化剂进行了表征. 结果表明, Pt/OSM1和Pt/OSM2催化剂在氧含量为0.8%时对CH4催化还原NO具有优异的净化性能, Pt/OSM1催化剂上500 ℃时, CH4和NO均达到100%转化; Pt/OSM2催化剂上500 ℃时, CH4和NO的转化率分别达到73%和100%; 而 Pt/ La-Al2O3催化剂只在O2含量较低时(0.4%以下)具有较好活性, 500 ℃以上才可使CH4和NO完全转化. H2-TPR结果表明, Pt与OSM1和OSM2存在的相互作用导致低温还原物相生成. Pt与OSM的相互作用及OSM的储氧性能使催化剂在过量氧存在下对CH4催化还原NO具有优异性能.     

Effects of SO2 Treatment of Commercial Catalysts on Selective Catalytic Reduction of NOx by NH3

Nitrogen oxide(NO_x) emitted from stationary and mobile sources is a major air pollutant. Selective catalytic reduction(SCR) of NO_x over a catalyst is a main technology for NO_x elimination. Catalysts used for practical applications would be deactivated in flue containing SO₂. In this work, three typical commercial catalysts were investigated before and after SO₂ treatment. The catalysts were characterized by X-ray diffraction(XRD), X-ray fluorescene(XRF), temperature programme reduction(TPR), temperature programme desorption(TPD) and diffuse reflectance Fourier transform infrared(DRIFT) techniques. Results showed that SO₂ treatment significantly influenced the performance of V₂O₅/TiO₂ catalyst. The amount of V₂O₅ in the catalyst primarily affected the accumulation of sulfur species in the SO₂atmosphere. The performance of catalysts with small amounts of V₂O₅ could be improved under the same experimental conditions for acidity enhancement.     

Praseodymium Oxide Modified CeO2/Al2O3 Catalyst for Selective Catalytic Reduction of NO by NH3

A series of CeO₂/Al₂O₃ catalysts was modified with praseodymium oxide using an extrusion method. The catalytic activities of the obtained catalysts were measured for the selective catalytic reduction of NO with NH₃ to screen suitable addition of praseodymium oxide. These samples were characterized by XRD, N₂‐BET, NH₃‐TPD, NO‐TPD, Py‐IR, H₂‐TPR, Raman spectra and XPS, respectively. Results showed the optimal catalyst with the Pr/Ce molar ratio of 0.10 exhibited more than 90% NO conversion in a wide temperature range of 290–425°C under GHSV of 5000 h^?1. The number of Lewis acid sites and the chemisorbed oxygen concentration of the catalysts would increase with the Pr incorporation, which was favorable for the excellent catalytic performance. In addition, the Pr incorporation inhibited growth of the Al₂O₃ crystal particles and led to the lattice expansion of CeO₂, which increased catalytic activity. The results implied that the higher chemisorbed oxygen concentrations and the more Lewis acid sites were conductive to obtain the excellent SCR activity.