【摘 要】
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针对我国水泥窑烟气高氧、高湿、粘度大、温度窗口低(80-200℃)等特点,开发出具有优异抗硫中毒性能的低温脱硝催化剂具有重要理论与现实意义。本工作首先采用共沉淀法制备了TiO2包覆的锰铈复合氧化物催化剂(MnCeOx@TiO2),通过XRD、SEM、TEM、N2 adsorption-desorption、H2-TPR、XPS以及脱硝活性测试等,探究锰铈添加量、反应温度和煅烧温度对MnCeOx@T
【基金项目】
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国家重点研发计划(2017YFB0310802)
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针对我国水泥窑烟气高氧、高湿、粘度大、温度窗口低(80-200℃)等特点,开发出具有优异抗硫中毒性能的低温脱硝催化剂具有重要理论与现实意义。本工作首先采用共沉淀法制备了TiO2包覆的锰铈复合氧化物催化剂(MnCeOx@TiO2),通过XRD、SEM、TEM、N2 adsorption-desorption、H2-TPR、XPS以及脱硝活性测试等,探究锰铈添加量、反应温度和煅烧温度对MnCeOx@TiO2催化剂的结构、形貌和性能的影响。当锰铈添加量为35%、反应温度为45℃和煅烧温度为500℃时,所得的MnCeOx@TiO2催化剂为球形结构,平均粒径为1μm,并且脱硝性能最优,在120-200℃温度窗口,NOx转化率能够达到100%。在170℃下通入100-300 ppm的SO2和10 vol.%的H2O后,MnCeOx@TiO2催化剂的NOx转化率仍保持在70%。为了进一步提高催化剂的低温脱硝性能及抗硫中毒性能,探究了电气石的添加量对MnCeOx@TiO2催化剂性能的影响。研究发现电气石添加量为2%的MnCeOx@TiO2催化剂(MnCeOx@TiO2-T2)具有优异的低温脱硝性能和抗硫中毒性能,在110℃时的NOx转化率就达到了100%。在170℃的下通入100-300 ppm的SO2和10 vol.%的H2O后,催化剂的NOx转化率仍保持在90%以上。对催化剂的SCR反应机理和抗硫中毒机理进行研究,发现MnCeOx@TiO2催化剂遵循Eley-Rideal(E-R)机理,MnCeOx@TiO2-T2催化剂遵循E-R和Langmuir-Hinshelwood(L-H)机理,电气石的添加增加了反应路径,增加化学吸附氧含量,促进NO到NO2的转化,有利于SCR反应的进行。同时电气石的添加影响TiO2的生长,改变催化剂的孔结构,增加壳层致密度,保护内部活性位点免受硫酸化。还增加了B酸位点的数量,在与硫酸盐共存时,抑制了B酸位点的损失,HSO4-和B酸位点之间的强电子相互作用阻碍了NH4+和HSO4-的键合,从而促进了NH4HSO4的分解,抑制了其在催化剂表面的沉积,提高催化剂的抗硫中毒性能。
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