低溫SCR脫硝催化劑的分類解析
2023/2/8 9:31:07??????點(diǎn)擊：
低溫SCR脫硝催化劑的分類解析，分析常見的低溫脫硝催化劑！
1.1 Mn基低溫SCR 脫硝催化劑
由于錳的價(jià)態(tài)分布較廣，不同價(jià)態(tài)的錳之間能相互轉(zhuǎn)化產(chǎn)生氧化還原性，促進(jìn)NH3選擇性還原NO 從而促進(jìn)SCR 反應(yīng)的進(jìn)行。Kapteijn 等對(duì)單組分的MnOx做了深入的研究，制備了不同價(jià)態(tài)的純MnOx，研究了不同價(jià)態(tài)的Mn 的催化活性的差異。結(jié)果表明，在低溫環(huán)境中，選用NH3作為還原劑進(jìn)行SCR 反應(yīng)，得到結(jié)論MnO2 >Mn5O8 >Mn2O3 >Mn3O4>MnO，證明MnOx中Mn 元素的價(jià)態(tài)對(duì)催化劑活性有很大影響。
單組分的Mn 基催化劑雖然反應(yīng)溫度低，催化效率高，但是由于在低溫條件下對(duì)N2的選擇性差，對(duì)SO2和H2O 的抵抗性能較差，容易在煙氣中失活。為了解決單組分Mn 基催化劑的缺點(diǎn)，近年來研究人員將其他金屬元素?fù)诫s到單組分Mn 基催化劑中，形成復(fù)合Mn 基催化劑。陳志航等采用檸檬酸法制備了一系列鉻錳復(fù)合氧化物催化劑，考察了鉻錳摩爾比對(duì)反應(yīng)活性的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)鉻錳摩爾比為0. 4 ∶ 1 時(shí)，在空速30 000 h-1 和120℃ 條件下，NOx轉(zhuǎn)化率達(dá)98. 5%，N2選擇性達(dá)100%。
( 1) 以TiO2為載體
由于TiO2表面具有豐富的Lewis 酸性位點(diǎn)，低溫下NH3易在催化劑上吸附與活性的特性，TiO2常被用作低溫SCR 催化劑載體。陳煥章等采用共沉淀法制備了Mn-Co-Fe /TiO2低溫SCR 脫硝催化劑，考察了錳前驅(qū)體種類、負(fù)載量、活性組分分配比、焙燒溫度等對(duì)催化劑低溫脫硝性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，以硝酸錳為錳的前驅(qū)體，負(fù)載量( 質(zhì)量分?jǐn)?shù)) 為20%，Mn、Co、Fe 的摩爾比為4 ∶1 ∶0. 7，焙燒溫度為500℃ 的條件下，NO 的轉(zhuǎn)化率達(dá)97%以上。Zhang 等采用溶劑熱合成法制備了摻雜Sn 的三元混合Ce -Sn -Ti 催化劑。與未改性的催化劑相比，Sn 摻雜的催化劑顯示出較好的低溫活性，能較好地耐受H2O 或SO2。Sn 的加入可以顯著改善和優(yōu)化金屬氧化物的結(jié)構(gòu)，同時(shí)證實(shí)了Ce 與Sn 的協(xié)同作用明顯增加晶體缺陷、氧空位、酸位以及比表面積。
( 2) 以Al2O3為載體
郭靜等采用凝膠溶膠法制備大比表面積的Al2O3載體，等體積浸漬法配制負(fù)載MnOx和CeO2組分的CeO2-MnOx催化劑。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，活性組分的負(fù)載量和焙燒溫度對(duì)催化劑性能有很大影響。4% CeO2-7% MnOx /Al2O3催化劑顯示了最大催化活性。王曉波等制備了一系列Fe-Mn /Al2O3低溫SCR 脫硝催化劑，考察了不同F(xiàn)e、Mn 負(fù)載量制備的催化劑的脫硝性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)Fe、Mn 負(fù)載量均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)8%時(shí)的Fe-Mn /Al2O3催化劑在150℃時(shí)脫硝效率達(dá)99%。
1.2 炭基低溫SCR脫硝催化劑
活性炭和活性炭纖維具有發(fā)達(dá)的孔結(jié)構(gòu)、高比表面積，因而具有良好的吸附性能，常作為低溫SCR反應(yīng)的催化劑載體。甘玲等采用浸漬法制備了一系列以活性炭為載體、Fe 摻雜的Mn-Ce /AC 低溫SCR 脫硝催化劑，研究了Fe 的摻雜量、焙燒溫度對(duì)催化劑低溫脫硝活性的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，F(xiàn)e、Mn 的摩爾比為0. 1 ∶1、400℃焙燒時(shí)，催化劑比表面積大，活性組分的分散程度較高，催化劑的低溫脫硝性能最優(yōu)。陳九玉等以活性炭( AC) 為載體，鐵、鈷為活性組分，采用等體積浸漬法制備Fe2O3 /AC催化劑和Co-Fe2O3 /AC 催化劑。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，鐵的負(fù)載量為質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%時(shí)，催化劑對(duì)NO 的轉(zhuǎn)化效率較高; 由于鐵的存在，鈷添加后能夠均勻分散在催化劑表面，提供了更多的催化活性位點(diǎn)。Co、Fe的質(zhì)量比為0. 7 時(shí)，催化劑表現(xiàn)出最佳的脫硝效果。
1.3 分子篩低溫SCR脫硝催化劑
分子篩是具有可以被很多大的離子和水分占據(jù)孔道骨架結(jié)構(gòu)的鋁硅酸鹽，結(jié)構(gòu)統(tǒng)一，能將不同大小分子分離或選擇性反應(yīng)的固體吸附劑或催化劑。目前SCR 脫硝催化劑的研究熱點(diǎn)之一是過渡金屬負(fù)載或者離子交換的微孔分子篩催化劑，該催化劑一般以Cu 或者Fe 為活性組分。Cu 基分子篩催化劑具有良好的低溫催化能力; Fe 基分子篩催化劑能在高溫下保持較高的NOx轉(zhuǎn)化率; 過渡金屬氧化物CeO2因良好的氧化還原能力和強(qiáng)烈的金屬間相互作用，在催化劑上的應(yīng)用前景也相當(dāng)廣闊
1.1 Mn基低溫SCR 脫硝催化劑
由于錳的價(jià)態(tài)分布較廣，不同價(jià)態(tài)的錳之間能相互轉(zhuǎn)化產(chǎn)生氧化還原性，促進(jìn)NH3選擇性還原NO 從而促進(jìn)SCR 反應(yīng)的進(jìn)行。Kapteijn 等對(duì)單組分的MnOx做了深入的研究，制備了不同價(jià)態(tài)的純MnOx，研究了不同價(jià)態(tài)的Mn 的催化活性的差異。結(jié)果表明，在低溫環(huán)境中，選用NH3作為還原劑進(jìn)行SCR 反應(yīng)，得到結(jié)論MnO2 >Mn5O8 >Mn2O3 >Mn3O4>MnO，證明MnOx中Mn 元素的價(jià)態(tài)對(duì)催化劑活性有很大影響。
單組分的Mn 基催化劑雖然反應(yīng)溫度低，催化效率高，但是由于在低溫條件下對(duì)N2的選擇性差，對(duì)SO2和H2O 的抵抗性能較差，容易在煙氣中失活。為了解決單組分Mn 基催化劑的缺點(diǎn)，近年來研究人員將其他金屬元素?fù)诫s到單組分Mn 基催化劑中，形成復(fù)合Mn 基催化劑。陳志航等采用檸檬酸法制備了一系列鉻錳復(fù)合氧化物催化劑，考察了鉻錳摩爾比對(duì)反應(yīng)活性的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)鉻錳摩爾比為0. 4 ∶ 1 時(shí)，在空速30 000 h-1 和120℃ 條件下，NOx轉(zhuǎn)化率達(dá)98. 5%，N2選擇性達(dá)100%。
( 1) 以TiO2為載體
由于TiO2表面具有豐富的Lewis 酸性位點(diǎn)，低溫下NH3易在催化劑上吸附與活性的特性，TiO2常被用作低溫SCR 催化劑載體。陳煥章等采用共沉淀法制備了Mn-Co-Fe /TiO2低溫SCR 脫硝催化劑，考察了錳前驅(qū)體種類、負(fù)載量、活性組分分配比、焙燒溫度等對(duì)催化劑低溫脫硝性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，以硝酸錳為錳的前驅(qū)體，負(fù)載量( 質(zhì)量分?jǐn)?shù)) 為20%，Mn、Co、Fe 的摩爾比為4 ∶1 ∶0. 7，焙燒溫度為500℃ 的條件下，NO 的轉(zhuǎn)化率達(dá)97%以上。Zhang 等采用溶劑熱合成法制備了摻雜Sn 的三元混合Ce -Sn -Ti 催化劑。與未改性的催化劑相比，Sn 摻雜的催化劑顯示出較好的低溫活性，能較好地耐受H2O 或SO2。Sn 的加入可以顯著改善和優(yōu)化金屬氧化物的結(jié)構(gòu)，同時(shí)證實(shí)了Ce 與Sn 的協(xié)同作用明顯增加晶體缺陷、氧空位、酸位以及比表面積。
( 2) 以Al2O3為載體
郭靜等采用凝膠溶膠法制備大比表面積的Al2O3載體，等體積浸漬法配制負(fù)載MnOx和CeO2組分的CeO2-MnOx催化劑。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，活性組分的負(fù)載量和焙燒溫度對(duì)催化劑性能有很大影響。4% CeO2-7% MnOx /Al2O3催化劑顯示了最大催化活性。王曉波等制備了一系列Fe-Mn /Al2O3低溫SCR 脫硝催化劑，考察了不同F(xiàn)e、Mn 負(fù)載量制備的催化劑的脫硝性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)Fe、Mn 負(fù)載量均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)8%時(shí)的Fe-Mn /Al2O3催化劑在150℃時(shí)脫硝效率達(dá)99%。
1.2 炭基低溫SCR脫硝催化劑
活性炭和活性炭纖維具有發(fā)達(dá)的孔結(jié)構(gòu)、高比表面積，因而具有良好的吸附性能，常作為低溫SCR反應(yīng)的催化劑載體。甘玲等采用浸漬法制備了一系列以活性炭為載體、Fe 摻雜的Mn-Ce /AC 低溫SCR 脫硝催化劑，研究了Fe 的摻雜量、焙燒溫度對(duì)催化劑低溫脫硝活性的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，F(xiàn)e、Mn 的摩爾比為0. 1 ∶1、400℃焙燒時(shí)，催化劑比表面積大，活性組分的分散程度較高，催化劑的低溫脫硝性能最優(yōu)。陳九玉等以活性炭( AC) 為載體，鐵、鈷為活性組分，采用等體積浸漬法制備Fe2O3 /AC催化劑和Co-Fe2O3 /AC 催化劑。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，鐵的負(fù)載量為質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%時(shí)，催化劑對(duì)NO 的轉(zhuǎn)化效率較高; 由于鐵的存在，鈷添加后能夠均勻分散在催化劑表面，提供了更多的催化活性位點(diǎn)。Co、Fe的質(zhì)量比為0. 7 時(shí)，催化劑表現(xiàn)出最佳的脫硝效果。
1.3 分子篩低溫SCR脫硝催化劑
分子篩是具有可以被很多大的離子和水分占據(jù)孔道骨架結(jié)構(gòu)的鋁硅酸鹽，結(jié)構(gòu)統(tǒng)一，能將不同大小分子分離或選擇性反應(yīng)的固體吸附劑或催化劑。目前SCR 脫硝催化劑的研究熱點(diǎn)之一是過渡金屬負(fù)載或者離子交換的微孔分子篩催化劑，該催化劑一般以Cu 或者Fe 為活性組分。Cu 基分子篩催化劑具有良好的低溫催化能力; Fe 基分子篩催化劑能在高溫下保持較高的NOx轉(zhuǎn)化率; 過渡金屬氧化物CeO2因良好的氧化還原能力和強(qiáng)烈的金屬間相互作用，在催化劑上的應(yīng)用前景也相當(dāng)廣闊
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