釩錳復合氧化物低溫脫硝催化劑的制備及反應機理.pdf

1、氮氧化物（NOx）是造成霧霾、酸雨和光化學煙霧等大氣污染的重要成分。NOx的防治必將是“十三五”期間環(huán)境污染治理的重中之重。目前，以NH3為還原劑選擇性催化還原NOx（NH3-SCR）技術是商業(yè)化最成熟的脫硝技術，而該技術的核心是催化劑。傳統(tǒng)的V2O5-WO3/TiO2活性溫度窗口窄、操作溫度高的缺點使其無法適用于低溫環(huán)境下脫硝處理。因此，開發(fā)具有優(yōu)良低溫脫硝活性的催化劑并探究其反應機理，對脫硝行業(yè)的進步和發(fā)展具有重要意義。
　　

2、本文首先采用溶膠凝膠法合成一系列釩錳復合氧化物低溫脫硝催化劑。然后通過X射線粉末衍射（XRD）、N2吸脫附分析、透射電鏡（TEM）、X射線吸收精細結(jié)構(gòu)（XAFS）、氫氣程序升溫還原（H2-TPR）和NH3程序升溫脫附（NH3-TPD）等表征技術對釩錳復合氧化物進行了表征。表征結(jié)果說明，釩錳復合氧化物由Mn2V2O7和Mn2O3兩相組成，但兩相間沒有新的配位結(jié)構(gòu)形成；復合體系隨著釩含量的增加，氧化還原能力降低，但兩相在還原過程中存在相互作

3、用；釩的添加并沒有明顯改變復合體系的酸性位含量。脫硝性能測試和動力學反應速率測試說明釩錳復合體系脫硝性能比純物質(zhì)高。NO氧化和NH3氧化實驗說明釩錳復合體系具有較強的氧化能力，且隨著釩添加量的增加而減弱， NH3的過氧化是催化劑在NH3-SCR反應過程中N2選擇性較低的原因之一。
　　通過NH3吸附及升溫脫附原位紅外光譜，確定Mn2O3只有Lewis酸位而無Br?nsted酸位，低溫NH3-SCR主要發(fā)生在催化劑在Lewis酸位上

4、；預先吸附NO+O2后通入NH3和預先吸附NH3后通入NO+O2的原位紅外，確定釩錳復合體系在低溫下遵循Eley-Rideal反應機理。NH3活化成NH2是反應的控制步驟，而NH2NO是反應的主要中間物種。根據(jù)表征和性能測試結(jié)果，提出了NH2溢流反應機理。對于復合體系，Mn2O3可以將吸附的NH3活化成NH2，然后溢流到活化NH3能力較弱的Mn2V2O7上，一方面降低NH2過氧化的量，提高了整體的N2選擇性，另一方面增強整體的NOx轉(zhuǎn)化