低温等离子体催化水煤气变换反应:催化剂载体的影响

水煤气变换反应是工业上用于提纯H₂以及去除CO的重要化学反应。为克服水煤气变换反应低温下动力学的限制,本文建立一种低温等离子体协同铜基催化剂催化水煤气变换反应体系,使得反应能在120℃时进行。通过研究不同载体(Al₂O₃、CeO₂、TiO₂、SiO₂、SAPO-34)负载铜催化剂对等离子体催化的影响后发现,当CuO_x/CeO₂催化剂同等离子体耦合时,表现出最佳的催化活性,CO转化率57%,氢气产率42%。研究表明,更好的催化性能归因于CuOx/CeO₂催化剂表面的氧空位以及数量众多的Cu活性位点,有利于吸附反应物,促使反应的进行。但是载体的比表面积、颗粒尺寸、酸性位点数量,介电常数并不是影响本文实验条件下低温等离子体催化WGS反应的主要因素。     

整体式CuMn2/Cord上挥发性有机物C6H6催化燃烧实验研究

本文在蜂窝状堇青石(Cord)载体上多次浸渍制备了CuMn_2/Cord整体式催化剂,通过改变活性组分负载量和后处理方式来考察催化剂对C_6H_6的催化性能,并重点研究了C_6H_6在不同催化剂上反应活性和动力学特性,结果表明:经无水乙醇后处理的催化剂表面晶体分散均匀度相比水洗更好,相同条件下可为C_6H_6提供更多的反应活性位;浓度为750 mg·Nm~(-3)的C_6H_6气流以4000 h~(-1)的空速分别在六种催化剂和堇青石(Cord)载体中的催化反应特性表明:发现三次负载醇洗二次负载醇洗=三次负载水洗一次负载醇洗二次负载水洗一次负载水洗堇青石(Cord);所制备的催化剂对C_6H_6催化燃烧的活化能为40～60 kJ·mol~(-1),通过Sm准则数判定,反应温度区间被200℃、250℃分为动力控制、过渡区和扩散区。     

H2O对钒钛催化剂快速SCR反应影响规律及机制研究

相比常规烟气气氛中的选择性催化剂还原脱硝(SCR)反应,商用钒钛(V₂O₅/TiO₂)催化剂在NO₂加入后构成的快速SCR反应气氛中具备优异的低温脱硝反应性能,快速SCR反应被认为具有良好的低温脱硝应用前景。烟气中存在的水蒸气会严重降低SCR催化剂在低温下的脱硝活性,因此本文重点研究了水蒸气对钒钛催化剂上标准及快速SCR反应的影响,发现快速SCR反应比标准SCR反应具备更优异的抗水性能。本文采用动力学实验结合密度泛函理论计算的研究方法,得到H₂O和NH₃在催化剂表面的竞争性吸附是H₂O抑制标准SCR反应的重要影响因素之一,而在快速SCR反应中,NO₂对催化剂的快速重氧化作用使得反应速率始终保持在较高水平,削弱了H₂O对NH₃的竞争性吸附影响,从而了展现良好的抗H₂O影响性能。     

PbO对V_2O_5/TiO_2催化剂NH_3选择性催化还原NO的影响

基于铅在中国燃煤和MSW焚烧烟气中的特点,采用静态N_2物理吸附、NH_3化学吸附、程序升温表面反应、傅里叶变换红外光谱和催化剂活性评价的方法,研究了PbO对1 wt.%V_2O_5/TiO_2催化剂NH_3选择性催化还原NO的影响.结果表明,PbO使SCR催化剂活性降低.对于燃煤锅炉,PbO对V_2O_5/TiO_2催化剂的影响可以忽略不计;对于MSW焚烧炉,PbO是使V_2O_5/TiO_2催化剂失活的重要铅化合物.Pb覆盖在TiO_2表面上,与V活性位覆盖在TiO_2表面上的方式类似.催化剂的失活主要是由于PbO中和了催化剂表面Brφnsted酸性位的酸性,Brφnsted酸性位对于NH_3的吸附和活化起重要作用.