负载型V2O5/TiO2催化剂表面分散状态和性质对氨选择性催化还原NO性能的影响（英文）

采用多种物理化学手段研究了不同负载量V2O5/TiO2催化剂的VOx物种分散状态、表面酸性、可还原性及其选择性催化还原(SCR)NO性能.结果表明,V2O5在锐钛矿TiO2表面的实测单层分散容量约为1.14mmol V/100m2TiO2,与"嵌入模型"的估算值相符,表明分散态的钒离子应键合在TiO2表面的八面体空位上.随着V2O5负载量的增加,V2O5/TiO2催化剂上NO转化频率(TOF)先急剧增加,至0.70mmol V/100m2TiO2(略超过分散容量的一半)时达到极大(约8.3×10-3s-1),然后又急剧下降;同时,孤立VOx物种可能倾向于分散在相邻的八面体空位上,且通过V-O-V化学键相连形成聚合的VOx物种,V-O-V键所占比例增加而V-O-Ti键所占比例减小,催化剂表面单位钒离子的Brnsted酸中心量增加,故催化剂的TOF急剧增加.随着负载量进一步增加,虽然催化剂表面单位钒离子的Brnsted酸中心量仍缓慢增加,但V-O-Ti键所占比例减少,导致钒离子的可还原性下降,另外,分散容量以上时晶相V2O5的形成也导致钒离子表面利用率下降,从而导致催化剂的TOF下降.桥式Brnsted酸位(V-O(H)-V)也是SCR反应活性中心之一,不同负载量V2O5/TiO2催化剂上SCR活性与表面VOx物种的分散状态、表面酸性和钒离子可还原性密切相关.     

V2O5/TiO2催化剂表面钒氧物种的分散状态和催化性能

用X射线衍射(XRD)、激光拉曼光谱(LRS)、程序升温还原(TPR)和微反评价等手段研究了V₂O₅在TiO₂(锐钛)表面的分散状态和负载型V₂O₅/ TiO₂(锐钛)催化剂的邻二甲苯选择氧化催化性能. 结果表明在TiO₂(锐钛)表面V₂O₅分散容量的实测值(1.14 mmol V/100 m² TiO₂)与TiO₂(锐钛) 优先暴露晶面(001)上的空位密度(1.16 mmol/100 m² TiO₂)接近, 这表明分散的钒离子可能键合在TiO₂(锐钛)表面的空位上, 与嵌入模型估算结果相符. 当V₂O₅的负载量远低于其分散容量时, 表面上的钒氧物种主要为孤立的VOx通过V-O-Ti键与载体结合. 随V₂O₅负载量的增加, 孤立的VOx与其最近邻的钒氧物种(可为孤立或聚合)通过V-O-V键结合, 导致V-O-Ti键的比例降低和聚合钒氧物种的比例增多、表面氧物种的反应活性降低. 虽然V₂O₅/TiO₂催化剂的邻二甲苯选择氧化的活性随负载量增加而增加, 到钒氧物种成单层时达极大, 但按每个钒离子估算的TON(转化数)却随负载量的增加而线性下降. 当V₂O₅的负载量高于其分散容量时, 增加的V₂O₅以晶相形式存在, 此时除钒离子的利用率降低外, 还由于晶相V₂O₅中只有V-O-V存在, 与之相结合的氧离子的活性较与V-O-Ti键合的弱, 邻二甲苯选择氧化的活性随负载量的增加有所下降, 而其TON则更为迅速地线性降低.     

VOx/SBA-15催化剂上甲苯气相部分氧化

采用等体积浸渍法制备了不同负载量的VOx/SBA-15催化剂。UV-Vis和H2-TPR等表征结果表明,在较低钒负载量下,钒物种的分散程度较高,主要以孤立的VO4 3－以及少量聚合体V－O－V形式存在;钒负载量较高时会有大量的聚合体V－O－V甚至晶相V2O5出现,而且,催化剂的酸性随着钒物种的高度分散而降低。甲苯气相部分氧化反应结果表明,随着钒负载量的提高,苯甲醛的选择性先升后降,CO、CO2等选择性逐渐提高。这是由于催化剂存在大量的聚合体V－O－V和晶相V2O5时,聚集态钒物种表面较多的酸量促使苯甲醛深度氧化。在相同钒负载量下,催化剂VOx/SBA-15的钒物种分散状态优于VOx/MCM-41和VOx/SiO2,从而使得催化剂VOx/SBA-15呈现较高的苯甲醛选择性。     

V2O5／TiO2催化剂的表面结构和酸碱性及氧化还原性

 研究了一系列锐钛矿担载的钒氧化物催化剂的表面性质．X射线衍射和Raman光谱表明，8％V2O5／TiO2催化剂上的V2O5处于单层分散状态．程序升温还原研究表明，单层分散的钒物种较易被还原，而形成多聚态和晶态后钒物种的还原温度升高．NH3吸附量热结果表明，在钒物种达到单层分散前，催化剂的表面酸性随钒担载量的增加而减弱，超过单层分散后，表面酸位的数目和强度基本不变．异丙醇脱氢／脱水反应结果表明，有O2时V2O5／TiO2催化剂显示出很强的氧化还原性，无O2时催化剂的脱水选择性较高．通过异丙醇的脱氢／脱水反应，将V2O5／TiO2催化剂的表面结构与其酸碱性和氧化还原性进行了初步的关联．     

Nb2O5/γ-Al2O3表面铌氧物种的分散状态与酸性特征

负载型Nb2O5是多种催化反应的有效催化剂. 以草酸铌为前驱物, γ-Al2O3为载体, 通过浸渍法制备不同负载量的Nb2O5/γ-Al2O3催化剂. 采用粉末X射线衍射(XRD)、激光拉曼光谱(LRS)和吡啶吸附傅立叶变换红外(Py-IR)光谱方法对催化剂表面铌氧(NbOx)物种的分散特征、酸性特征进行表征, 通过异丁烯(IB)与异丁醛(IBA)缩合生成2,5-二甲基-2,4-己二烯(DMHD)反应评价催化剂表面酸催化活性. 结果表明, Nb在γ-Al2O3表面的单层分散容量(ΓNb)为7.6 μmol·m-2, 与“嵌入模型”理论分析Nb5+分散在γ-Al2O3优先暴露晶面(110)上八面体空位中的单层分散容量值7.5 μmol·m-2接近, 即分散的Nb5+离子键合在γ-Al2O3表面八面体空位中. 在低负载量下, 分散在γ-Al2O3表面的Nb2O5主要以孤立的NbOx物种形式通过Nb—O—Al键与载体表面键合, 与LRS结果一致. 处于孤立状态下的NbOx物种使表面Lewis 酸位量下降. 随负载量的增加, 孤立的NbOx物种通过Nb—O—Nb键连接而聚集, 并形成表面Bronsted酸位, 随着NbOx聚集度增加, 表面Bronsted 酸密度增加, 酸性增强, 对IBA与IB缩合反应催化活性增加. 当负载量超过单层分散容量时, NbOx物种呈现三维聚集状态, DMHD的转化频率(TOF)降低, 同时表面Bronsted 酸性增强, 导致目标产物DMHD 的选择性降低. Nb2O5/γ-Al2O3催化剂表面Bronsted 酸特征与NbOx物种聚集状态密切相关.     

共沉淀法掺杂SiO_2对V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂SCR性能的影响

通过共沉淀法将SiO_2组分掺入到V2O5-WO3/SiO_2-TiO_2催化剂TiO_2载体中,并通过多种物理化学手段,考察了不同SiO_2掺杂量对催化剂结构、表面性质与SCR性能的影响.结果表明,SiO_2掺入到TiO_2中,Si与Ti形成Si—O—Ti键,使催化剂比表面积增加.Si—O—Ti键的生成以及Si Ox物种上的-OH基团使催化剂表面Br?nsted酸增加,但新增的Br?nsted酸对SCR反应不利,并且SiO_2的掺杂也使得V~(5+)含量降低,Si—O—V键合作用使分散的VOx物种更难还原.Si组分以共沉淀法掺入到V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂会造成脱硝活性的显著下降.     

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.     

Nb2O5/TiO2催化剂表面铌氧物种的分散状态和催化性能

用X射线粉末衍射(XRO)、拉曼光谱(LRS)、Hammett指示剂和微反测试等方法考察了负载型Nb2O5/TiO2催化剂表面铌氧(NbOx)物种的分散状态、表面酸性和催化异丁烯(IB)与异丁醛(IBA)缩合生成2，5-二甲基．2，4．己二烯(DMHD)反应的催化性能．实验测得Nb2O5在TiO2表面的分散容量为0．94mmol／100m^2TiO2，与“嵌入模型”理论计算值相近．当负载量低于分散容量的1／3时，Nb2O5主要以孤立的NbOx物种通过Nb—O—Ti链与载体表面相连，这种孤立的NbOx物种酸性很弱，催化活性很低．随负载量的增加，孤立的NbOx物种通过Nb—O—Nb键连接聚合，表面酸性增强，IB与IBA缩合生成DMHD的转化数(TON)增加．当Nb2O5负载量超过分散容量时，表面NbOx物种主要是通过Nb—O—Nb化学键相连形成多层的Nb2O5虽然催化剂的强酸中心数量有所增加，但NbOx物种表面利用率下降，催化活性增加幅度趋缓．     

Nb_2O_5/γ-A1_2O_3表面铌氧物种的分散状态与酸性特征

负载型Nb_2O_5是多种催化反应的有效催化剂.以草酸铌为前驱物,γ-Al_2O_3为载体,通过浸渍法制备不同负载量的Nb_O_5/γ-Al_2O_3催化剂.采用粉末X射线衍射(XRD)、激光拉曼光谱(LRS)和吡啶吸附傅立叶变换红外(Py-IR)光谱方法对催化剂表面铌氧(NbO_x)物种的分散特征、酸性特征进行表征,通过异丁烯(IB)与异丁醛(IBA)缩合生成2,5-二甲基-2,4-己二烯(DMHD)反应评价催化剂表面酸催化活性.结果表明,Nb在γ-Al_2O_3表面的单层分散容量(г_(Nb)为7.6 μmol·m~(-2),与"嵌入模型"理论分析:Nb~(5+)分散在γ-Al_2O_3优先暴露晶面(110)上八面体空位中的单层分散容量值7.5 μmol·m~(-2)接近,即分散的Nb~(5+)离子键合在γ-Al_2O_3表面八面体空位中.在低负载量下,分散在γ-Al_2O_3表面的Nb_2O_5主要以孤立的NbO_x物种形式通过Nb--O--Al键与载体表面键合,与LRS结果一致.处于孤立状态下的NbO_x物种使表面Lewis酸位量下降.随负载量的增加,孤立的NbO_x物种通过Nb--O--Nb键连接而聚集,并形成表面Br(o)nsted酸位,随着NbO_x聚集度增加,表面Br(o)nsted酸密度增加,酸性增强,对IBA与IB缩合反应催化活性增加.当负载量超过单层分散容量时,NbO_x物种呈现三维聚集状态,DMHD的转化频率(TOF)降低,同时表面Br(o)nsted酸性增强,导致目标产物DMHD的选择性降低.Nb2_O_5/γ-Al_2O_3催化剂表面Br(o)nsted酸特征与NbO_x物种聚集状态密切相关.     

Cr改性钒基催化剂对NH3低温选择性催化还原NOx的影响

火电厂和机动车辆等的NOx排放量与日俱增, NOx的治理已成为环境保护的重要组成部分.以NH3作为还原剂的选择性催化还原(SCR)技术是目前消除NOx最为高效的方法之一.该反应最为典型的催化剂是V2O5–WO3(MoO3)/TiO2,催化活性窗口为250–400 oC.国外通常将SCR系统置于省煤器之后,此时烟气温度在300 oC以上,催化剂能保持较高的活性,但易受到烟气中高浓度烟尘、SO2和碱金属等的影响,寿命相对较短.此外,高温工艺中副产物硫酸铵的堵塞也是一个不可忽视的问题.因此,将SCR脱硝装置设在脱硫除尘之后成为一种优选技术之一,但烟气温度会降至250 oC以下,而常规的钒基催化剂不能满足低温活性要求.通过添加助剂或改变载体可改善钒基催化剂的低温活性,同时保持其高效的抗硫能力.
　　本文以Cr和V为活性组分, TiO2为载体,采用浸渍法制备了铬钒钛(Cr–VOx/TiO2)系列催化剂,考察了它们的低温脱硝活性和抗水抗硫性,并通过N2吸附-脱附、X射线衍射、NH3程序升温脱附(NH3-TPD)、H2程序升温还原(H2-TPR)和X射线光电子能谱等手段对催化剂进行了表征,分析了Cr–V催化剂的作用机制.
　　结果显示,当n(Cr)：n(V)为0.2：0.8,活性组分负载量为10 wt%时, Cr–VOx/TiO2催化剂表现出最佳的低温催化活性;当反应温度为160°C时, NOx转化率达到90%以上,明显优于其他催化剂,同时活性窗口(160–300°C)得到拓宽. NH3-TPD结果表明, VOx/TiO2催化剂表面呈中弱酸性,随着Cr的添加,钒基催化剂的NH3脱附峰向高温拓宽,说明其表面强酸量有所增加, Cr0.2–V0.8/TiO2在160–300°C范围内均出现了NH3的脱附峰,此时催化剂表面弱酸量最大.当n(Cr)：n(V)大于0.2：0.8时,催化剂表面出现强酸位,这种强酸位不利于NH3脱附,从而不利于SCR反应的进行.因此适量Cr的添加有助于提高钒基催化剂表面弱酸及中性酸量. H2-TPR结果发现,助剂Cr的添加使得催化剂表面氧量增加,这可能是由于Cr的添加形成了较多的氧空穴和未饱和的化学键.催化剂表面化学吸附氧是氧化还原反应最活跃的氧物种,在SCR反应中,表面氧可作为NO的吸附介质参与到催化剂表面反应中,可有效提高SCR反应速率.通过考察活性组分负载量对催化剂活性的影响,发现不同负载量催化剂的催化活性依次为10 wt%>20 wt%>50 wt%>5 wt%. XPS分析发现,当负载量为10 wt%时,催化剂表面非计量的钒离子和化学性质活跃的自由电子最多,因此表现出最佳的SCR活性;当负载量过高时,大量氧化物堆积烧结形成V2O5和Cr2V4O13,覆盖了钒离子活性位点,降低了催化剂脱硝效率.
　　催化剂在220°C表现出良好的抗硫性,在通入100 ppm SO212 h后NOx的转化率仍可达99%以上,并未出现硫中毒现象.同时该催化剂也表现出较好的抗水性,在通入10 vol%水蒸气12 h后, NOx转化率仍能达85%以上.     

催化苯羟基化反应的高效介孔VOx/SBA-16催化剂

利用浸渍法制备了介孔SBA-16负载高分散氧化钒催化剂(VOx/SBA-16),并使用XRD,TEM,N2物理吸附和Raman光谱对其进行了表征.结果表明,制备的VOx/SBA-16催化剂保持了SBA-16立方笼状孔结构,钒物种主要高度分散在SBA-16载体孔内.钒含量为7·3%的VOx/SBA-16催化剂在催化苯羟基化反应中表现出优异的催化性能.这是由于催化剂表面形成了高分散的VO4物种和纳米结构V2O5微晶.     

负载型MoO3 /γ-Al2O3催化剂中晶格氧的丙烷氧化脱氢反应性能

采用X射线衍射(XRD),氢气程序升温还原(H2-TPR)和无氧脉冲反应评价等研究了MoO3在γ-Al2O3载体表面的分散状态和负载型MoO3/γ-Al2O3催化剂晶格氧物种的丙烷氧化脱氢反应性能.结果表明在γ-Al2O3表面MoO3分散容量的实测值(4.73Mo6 /nm2)与按照"嵌入模型"估算的理论分散容量(4.90 Mo6 /nm2)接近.在分散容量以下,键合在γ-Al2O3表面孤立的Mo-O-Al物种倾向于分散在相邻的空位上且通过Mo-O-Mo化学键相连形成聚合的表面MoOx物种.随着MoO3负载量增加,Mo-O-Al键合方式逐步转变为Mo-O-Mo键合方式,钼离子周围的氧离子活泼性下降,导致丙烷氧化脱氢反应活性下降.超过分散容量以上的Mo离子以晶相形式存在.由于钼离子表面利用率下降,尤其是多层的晶相氧化钼表面Mo-O-Mo物种难以与载体表面铝离子键合,导致与钼离子相结合的氧离子可移动性下降、反应活泼性降低,催化剂的丙烷氧化脱氢反应活性急剧下降.     

VmTi和KnV0.04Ti担载氧化物催化剂的表征与催化燃烧柴油炭黑的性能

用FTIR和UV-Vis研究了2个系列不同V和K负载量的VOx/TiO2和K-VOx/TiO2催化剂结构的变化;并使用程序升温氧化反应技术对这两种催化剂催化柴油炭黑燃烧活性进行了考察.结果表明,当VOx/TiO2催化剂中n(V)∶n(Ti)=0.04时,催化剂活性最好(tm=389℃).添加K能显著改善VOx/TiO2催化剂活性,n(K)∶n(V)∶n(Ti)=0.04∶0.04∶1时,炭黑燃烧的反应温度最低(tm=343℃).FTIR和UV-Vis结果表明,当VOx/TiO2催化剂n(V)∶n(Ti)>0.04∶1时,催化剂表面有V2O5形成,由于V2O5氧化能力较弱,因而催化剂的活性反而降低.而当K-VOx/TiO2催化剂中n(K)∶n(V)达到1∶1时,由于形成的KVO3物种与TiO2载体有很好的协同作用,所以催化剂活性最好.     

V2O5 / TiO2-SiO2表面酸性对选择性催化还原NO及抗碱金属性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备出不同配比的V2O5/TiO2-SiO2催化剂,运用低温氮吸附-脱附、XRD、FTIR对催化剂进行表征,对NH3法选择性催化还原氮氧化物(SCR)的行为及抗碱金属性能进行了研究.结果显示复合催化剂比表面积达125～413 m2·g-1,表面酸强和酸量不同程度增加,其中载体中含50%SiO2的催化剂(V5ST)表面酸量最大,在典型SCR反应温度350 ℃下Lewis酸很稳定,Bronsted 酸稍有减少.V5ST相比传统催化剂V2O5/TiO2表现出更佳SCR活性和抗中毒性能,其原因可能是部分钾优先与催化剂表面酸结合,从而降低了对钒活性物种的毒害.不同温度下失活程度的对比表明:低温条件下SCR活性主要依赖于B酸,随反应温度升高,稳定的L酸逐渐开始发挥主导作用,失活程度相应较低.     

过渡金属（Cu，Fe，Mn，Co）改性高分散V2O5/TiO2作为高效NH3-SCR脱硝催化剂

选择性催化还原(SCR)是目前固定源及移动源中控制NOx排放最为有效的技术手段之一.工业上应用最广泛的商业SCR催化剂是钒基催化剂.钒基催化剂经钨(钼)改性后具有较好的活性、稳定性和抗水抗硫性能,但在应用过程中仍存在N2选择性较低、活性温度窗口(300–400 oC)较窄及高温下V2O5极易流失等不足,且钨(钼)的价格十分昂贵.因此,用廉价组分提高钒基催化剂的催化性能在实际工业应用中仍具有重要意义.研究发现,很多非贵金属(如Cu, Fe, Mn, Co, Ce, Zr, Nb, Sn, La等)都可以代替钨(钼)用来提高钒基催化剂的选择性、活性温度窗口和(热)稳定性能等.引入的金属通常以氧化物或钒酸盐形式存在,并与活性组分钒物种有很强的相互作用,从而提高钒物种的氧化还原性能及分散度,同时增大表面酸性位数量,抑制锐钛矿向金红石相转变.近年来很多研究发现,经金属改性的钒基催化剂以钒酸盐形式存在时可有效提高催化剂活性和 N2选择性,尤其可显著提高催化剂的(热)稳定性.本文采用浸渍法以廉价易得、储量丰富的过渡金属改性钒基催化剂,得到高度分散的M-V/TiO2(M = Cu, Fe, Mn, Co)脱硝催化剂.结果发现, Cu-V/TiO2和Fe-V/TiO2催化剂表现出较好的催化活性和N2选择性以及优异的稳定性和抗H2O/SO2性能,其中Cu-V/TiO2的工作温度窗口扩展到225–375oC. X射线衍射、拉曼光谱和EDX-mapping表征结果证明,钒物种及引入的金属高度分散在TiO2载体表面,并生成了钒酸盐.氢气程序升温还原结果表明,钒酸盐的形成导致钒物种的还原峰向低温区移动,有利于催化剂氧化还原性能的提升. X射线光电子能谱结果表明, Cu-V/TiO2催化剂表面具有更多的活性氧物种(Oα),且具有较强的电子间相互作用,是SCR活性提高的关键原因之一. NH3程序升温脱附和原位红外光谱实验结果表明,金属的引入可以提高酸量和酸强度; Cu-V/TiO2催化剂表面主要为Lewis酸性位,而Fe-V/TiO2催化剂表面主要为Br?nsted酸性位,两者可能导致不同的SCR反应机理,但均可以提高催化剂在高温下的N2选择性.综上所述,过渡金属改性的钒基催化剂中Cu-V/TiO2具有最好的活性和N2选择性以及较强的稳定性和抗H2O/SO2性能,可能得益于其表面更多的活性氧物种和更多更强的酸性位.     

一种新型高比表面积TiO_2载体在NH_3选择性催化还原反应中对V_2O_5分散性的促进作用（英文）

燃煤电厂及工业窑炉的氮氧化物减排是改善空气质量的关键.现阶段选择性催化还原氮氧化物是最有效的技术途径,核心是采用以TiO_2为载体的钒基催化剂净化烟气.催化剂的活性是决定烟气净化效率的重要因素.近些年的研究主要集中在活性组分的替换上,但是由于其成本高昂,抗水抗硫性能较差,在实际中使用的效果不佳.本文从载体入手,制备了新型TiO_2载体,并采用特殊制备手段研发了新型高比表面积钒钛体系催化剂.通过对载体和催化剂的物化表征,研究了高比表面积TiO_2载体对于活性组分钒在表面分散的促进作用,及分散性的提高对氧化性和酸性的影响.所制新型TiO_2载体比表面积达到380.5 m~2/g,较商业化TiO_2载体提高了5倍.以此为载体,采用超声浸渍法和分段烧结的热处理方式,制备了钒负载量为5 wt%的新型钒钛催化剂.结果发现,高比表面载体显著提高了钒基催化剂比表面积为117.7 m~2/g,比传统钒钛催化剂提高了38%.计算结果表明,这种方式还提高了钒物种在载体表面的分散性.XRF结果表明,超声浸渍法和普通浸渍法均可将5 wt%的钒成功地负载到了载体上.通过模拟实际烟气成分对催化剂的脱硝效果进行了测试,结果表明,所制催化剂具备更宽的温度窗口及更好的N_2选择性,NO_x转化率在200–450°C时能保持在80%以上,比传统方法制备的催化剂温度窗口宽100°C.且N_2选择性在400°C以上时也明显更高.对两种催化剂样品的抗水抗硫能力进行了考察,发现在烟气中存在H_2O或SO_2时,高比表面积催化剂样品相较传统方法制备的催化剂具有更高的活性.Raman结果发现,在传统商业载体上钒物种由于分散不充分,更易在烧结过程中形成V-O-V物种,从而降低了催化剂的氧化还原性.而新型催化剂表面的V-O-Ti及V=O物种数量更多,这些物种活性更高,从而使得催化剂在低温下具有更高的NO_x转化率.采用NH_3-TPD,H_2-TPR和XPS技术研究了活性提高与催化剂结构的关系.结果发现,高比表面积载体通过对钒物种的分散作用,在载体表面由于二氧化钛载体的孔结构和钒物种的高活性,也使得该催化剂具有较高的酸量和氧化还原性.本文为制备新型烟气脱硝催化剂提供了理论依据,该技术方法具有较高的应用价值.     

SnO_2改性TiO_2对V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂结构和SCR性能影响

采用共沉淀法将SnO_2组分掺入到V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂载体TiO_2中,并通过多种物理化学手段,考察了不同SnO_2掺入量时对催化剂结构,表面分散物种和SCR性能影响.结果表明,SnO_2掺入到TiO_2中,元素Sn与Ti以Sn—O—Ti键形式相互作用,促进锐钛矿型TiO_2向金红石型TiO_2转变.在特定条件下,VO_x与WO_x物种和SnTi氧化物之间以V—O—Ti(Sn)和W—O—Ti(Sn)键形式相互作用,提高了VO_x物种可还原能力、促进了具有更多B酸酸量四面体WOx物种和V~(5+)物种生成.VW/SnTi催化剂表面VO_x物种与WO_x物种之间的相互作用更强.因此,VW/SnTi催化剂具有更好的SCR活性.     

TiO_2空心微球负载钒、铈催化剂的制备及其对氯苯催化燃烧性能研究

采用水热法制备TiO2空心球,以TiO2空心球为载体,采用等体积浸渍法分别制备了不同V负载量(3%~10%)的V2O5/TiO2和稀土改性后的V2O5-CeO2/TiO2催化剂,利用XRD,SEM,EDS,TEM对TiO2空心球及V2O5-CeO2/TiO2催化剂进行了表征,结果表明,空心球TiO2分散性良好,粒径在1.5μm左右,且其为锐钛矿结构,负载的V和大部分的Ce均匀分散在TiO2空心球体内部或者表面而未破坏TiO2空心球结构。考察了催化剂对氯苯的催化燃烧性能,活性评价结果表明当V负载量在5%时,V2O5/TiO2催化剂对氯苯催化燃烧性能最佳,在掺杂10%的稀土Ce后,催化燃烧氯苯的活性得到明显提高。     

V2O5负载量对V2O5/Al2O3氧化活化正庚烷催化裂解反应的影响

采用X射线衍射, 低温氮气吸脱附, 氨气程序升温脱附和吡啶吸附红外光谱分析方法对不同活性组分负载量V2O5/Al2O3的性质进行了表征. 根据表面VOx单元密度, 推测V2O5负载量为20%-25% (w)对应着V2O5/Al2O3表面达单层覆盖状态; V2O5的负载使Al2O3表面Lewis酸量减少, 并出现Br?nsted酸, 对应着氧化态VOx单元中的V―OH; 随着负载量的增加, Brφnsted酸量增加至负载量为20%时达到最大值. 对V2O5/Al2O3中活性组分负载量对其氧化活化正庚烷催化裂解反应的影响进行了考察. 结果表明, 在V2O5负载量为20%-25%时,V2O5/Al2O3的引入对正庚烷在HZSM-5平衡剂上催化裂解反应的促进作用最明显, 此时VOx单元在V2O5/Al2O3表面形成单层覆盖状态, 可提供最大量的表面晶格氧, 因而对正庚烷具有最强的氧化活化作用; V2O5负载量继续增加形成体相的V2O5和AlVO4, 不利于晶格氧参与正庚烷的转化, 因而反应性能有所下降.     

VOx/MCF Catalysts Prepared by Two-solvents Impregnation and Application in the Selective Oxidation of Propane

采用双溶剂法制备了负载型氧化钒类催化剂（VOx/MCF）,N2物理吸附、X射线衍射、透射电镜、拉曼光谱、程序升温脱附、程序升温还原等系统研究了催化剂的物化性质并测试了其在丙烷选择氧化反应中的催化性能.结果表明,由双溶剂法制备的VOx/MCF催化剂具有较好的催化活性,且在氧化钒负载量基本一致的前提下,双溶剂法制备的VOx/MCF催化剂比普通浸渍法制备的VOx/MCF具有更高的催化活性,这与双溶剂法的制备过程可以使得钒物种尽可能进入载体内表面,有利于氧化钒的较好分散有关,而高度分散的氧化钒物种,正是丙烷选择氧化反应的活性中心.