低溫NH3-SCR脫硝MnOx–CoOx復合氧化物催化劑的研究.pdf

1、燃煤電廠大量排放的氮氧化物(NO、NO2、N2O)可導致酸雨、光化學煙霧、溫室效應等環(huán)境問題,對于氮氧化物脫除目前最有效的辦法是以 NH3為還原劑的選擇性催化還原即 NH3-SCR脫硝技術。使用釩系催化劑的中高溫 NH3-SCR脫硝工藝已經商業(yè)運行,但中高溫脫硝工藝需將催化劑布置在脫硫除塵之前,使得催化劑易遭受飛灰的磨損和SO2的毒害,因此可布置于脫硫除塵之后的低溫NH3-SCR脫硝催化劑受到了越來越廣泛的重視,其中Mn系NH3-SCR

2、催化劑因良好的低溫活性成為了研究重點。
　　煙氣中氮氧化物的主要成分為NO,其脫除過程可由快速SCR(NO+NO2+NH3)或者標準SCR(NO+O2+NH3)兩條途徑,因快速SCR具有比標準SCR快得多的反應速率,所以如能提高催化劑催化氧化NO為NO2的活性,使更高比例的NO經快速SCR脫除,理論上可以提高催化劑的NH3-SCR脫硝性能。據此本文選用對催化氧化NO有較高活性的Co元素及低溫SCR活性優(yōu)秀的Mn元素為活性組分,制備

3、了鈷錳復合氧化物催化劑,測試了其在低溫NH3-SCR脫硝過程中的催化性能,并探討了制備方法、焙燒溫度和Mn/Co摩爾比對催化劑活性的影響。
　　研究中首先比較了共沉淀法、檸檬酸法和固相反應法三種方法制備的催化劑的活性,并對催化劑進行了表征,結果表明采用共沉淀法制備的催化劑具有最大的比表面積,組分的還原溫度最低,且催化劑含有高價態(tài)的Mn4+, Mn4+對SCR反應的氧化還原有利,因而以共沉淀法制備的催化劑表現(xiàn)出最佳的脫硝活性。

4、>　　研究接下來探究了焙燒溫度和Mn/Co摩爾比對催化劑活性的影響。焙燒溫度能影響催化劑的晶型結構,較低的焙燒溫度能保證催化劑中含有單獨存在的鈷氧化物,進而發(fā)揮鈷氧化物的NO氧化活性;焙燒溫度升高,催化劑呈尖晶石結構并且晶粒長大,催化劑比表面積下降,還原溫度升高,并且催化劑酸性增強,導致催化劑活性的下降;研究中最后確定催化劑的焙燒溫度為400℃,此時催化劑表現(xiàn)出了最佳的低溫脫硝活性。對于400℃焙燒的催化劑,當錳的摩爾含量>50％時,催

5、化劑傾向于形成鈷錳的尖晶石或者其他固溶體;而錳含量≤50％時則多以鈷氧化物存在。當Mn/Co摩爾比為5/5時,催化劑Mn4+還原溫度最低,具有最佳的脫硝活性。
　　最后通過實驗驗證了單獨的鈷氧化物具有比單獨的錳氧化物更好的NO氧化活性,快速SCR的存在確實能提高催化劑的活性,NOx的脫除在本實驗中通過標準SCR和快速SCR共同完成。由XPS的數(shù)據顯示Mn4+經過反應后比例降低,而Co3+經過反應后比例上升,綜合實驗結論和文獻數(shù)據,