多級(jí)大孔—介孔Mn-TiO2低溫SCR脫硝催化劑的制備及其反應(yīng)機(jī)理研究.pdf

1、隨著工業(yè)化的迅速發(fā)展和燃料的大量使用，我國(guó)氮氧化物的污染問(wèn)題日益突出，選擇性催化還原技術(shù)(SCR)是目前最具應(yīng)用前景的煙氣脫硝技術(shù)。Mn基低溫SCR催化劑由于其良好的低溫活性受到了廣泛關(guān)注，但其低溫活性仍不令人滿(mǎn)意，并且煙氣中殘留的二氧化硫?qū)n基催化劑的毒化作用嚴(yán)重。本論文針對(duì)Mn基催化劑在低溫SCR技術(shù)的應(yīng)用中存在的問(wèn)題，制備了具有多級(jí)大孔-介孔結(jié)構(gòu)的催化劑，并對(duì)其催化活性、抗硫性能及其反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了研究，主要的研究?jī)?nèi)容及研究成果如

2、下:
　　(1)Mn/TiO2催化劑低溫選擇性催化還原氮氧化物性能研究
　　采用溶膠-凝膠法，分別以硝酸錳和硫酸錳為前驅(qū)體制備了Mn/TiO2催化劑，結(jié)果表明，以硝酸錳為前驅(qū)體的Mn/TiO2催化劑具有更高的催化活性。考察Mn/Ti摩爾比和煅燒溫度對(duì)Mn/TiO2-Mn(NO3)2催化劑低溫反應(yīng)活性的影響，最終得到Mn/Ti=0.4、煅燒溫度為500℃時(shí)的催化劑具有最高的反應(yīng)活性。通過(guò)TEM、XRD和BET等表征手段對(duì)不同的

3、Mn/TiO2催化劑的形貌、晶型和比表面積等進(jìn)行了分析。發(fā)現(xiàn)較小的催化劑顆粒有助于提高催化劑的低溫活性，不定型的MnO2是Mn/TiO2低溫SCR反應(yīng)的活性物質(zhì)。當(dāng)Mn的添加量過(guò)高、煅燒溫度過(guò)高時(shí)會(huì)引起催化劑燒結(jié)，降低催化劑的反應(yīng)活性。
　　(2)多級(jí)大孔-介孔Mn/TiO2低溫選擇性催化還原氮氧化物性能研究
　　采用溶膠-凝膠法，以F127為模板劑，制備了多級(jí)大孔-介孔催化劑。并對(duì)制備參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，分別考察了Mn/Ti摩

4、爾比、F127/Ti摩爾比和煅燒溫度對(duì)催化劑低溫反應(yīng)活性的影響，最終得到Mn/Ti=0.6、F127/Ti=0.012，煅燒溫度為500℃時(shí)的催化劑具有最高的反應(yīng)活性。該催化劑在120℃條件下，NOx去除率接近100％;在含30ppmSO2條件下，NOx去除率8h仍保持在84％以上。通過(guò)SEM、TEM、XRD、BET、H2-TPR等表征手段對(duì)不同F(xiàn)127添加量的催化劑進(jìn)行了表征，以研究多級(jí)大孔-介孔結(jié)構(gòu)對(duì)催化劑物化特性的影響。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表

5、明，F(xiàn)127的添加有利于錳的氧化物在催化劑中的分散，并且能夠提供較大的比表面積，同時(shí)有利于提高催化劑的低溫氧化還原能力。通過(guò)原位漫反射傅立葉紅外光譜對(duì)多級(jí)大孔-介孔Mn/TiO2(HM-Mn/TiO2)的SCR反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了研究，研究發(fā)現(xiàn)反應(yīng)的活性物質(zhì)是吸附態(tài)NH3和橋式硝酸鹽。從NH3/NOx吸附實(shí)驗(yàn)中，我們發(fā)現(xiàn)HM-Mn/TiO2表面相較于Mn/TiO2可以吸附更多的吸附態(tài)NH3和橋式硝酸鹽，而這兩種物質(zhì)恰恰是反應(yīng)的活性物質(zhì)，這也是