Mo掺杂CeO2/TiO2催化剂NH3-SCR脱硝性能的研究

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:dingxiaoyun
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选择性催化还原(SCR)法是目前公认的应用最广泛且最有效的商业化脱硝技术。其技术核心为SCR催化剂的研制和开发,目前我国面临着催化剂依赖进口、价格昂贵、失活率快、活性组分V2O5有剧毒等问题,因此,研制出稳定性高、抗毒性强、低成本、环境友好型的SCR催化剂体系是我国燃煤电厂烟气脱硝项目可持续发展的当务之急。本文主要针对过渡金属Mo掺杂CeO2/TiO2催化剂的SCR脱硝性能进行系统的研究。首先对催化剂的制备方法进行了筛选。对比一步溶胶凝胶法、浸渍法和共沉淀法三种方法制备的CeO2-MoO3/TiO2催化剂的NO还原特性,发现一步溶胶凝胶制备的催化剂比表面积更大,活性组分分散性更好,氧化还原特性更强,表面Ce3+及化学吸附氧浓度更高,并且具有最优良的NO还原能力和抗SO2和H2O中毒能力。因此,本文选用一步溶胶凝胶法作为催化剂主要的制备方法。考察操作参数对催化剂NH3-SCR脱硝性能的影响。结果表明当CeO2,MoO3,TiO2质量比为20:10:100,空速为90,000 h-1,[NH3]=[NO]=1000 ppm时,在较宽的温度窗口(250-450℃)下,NO转化率可以达到90%以上。表征结果显示,Mo掺杂能够增大催化剂的比表面积和总孔容,显著提高表面酸性,增加催化剂表面Ce3+和化学吸附氧的浓度,使得催化剂表面NH3吸附能力加强,氧化还原能力提高,促进SCR反应的进行。采用预硫化的方式分析SO2和H2O对催化剂NO还原特性的影响。硫化后的CMT及CT催化剂的比表面积、表面酸性位数量及强度有所提升,而氧化还原能力明显降低、表面活性组分结晶度升高。硫化后催化剂表面Ce3+、化学吸附氧浓度也发生明显变化,原因可归结为表面大量的Ce(Ⅳ)和Ce(Ⅲ)硫酸盐物种的生成。活性组分结晶度的升高,表面硫酸盐物种的生成及氧化还原能力的降低是催化剂脱硝活性降低的主要原因。最后对催化剂进行了SCR反应动力学研究,结果表明:CeO2-MoO3/TiO2催化剂NO转化速率与NO、NH3和O2分别成1、0和0.3级反应,反应主要遵循Eley-Rideal机理进行;该反应的活化能为47.39 kJ/mol。
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