CeO2-SnO2复合氧化物烟气脱硝催化剂研究

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氮氧化物的大量排放对环境造成了巨大的破坏作用,所以我国对氮氧化物的排放限值也越来越低。面对日益严峻的环境问题,选择性催化还原技术得到了广泛的关注。本文基于CeO2的一系列优点,将抗硫性能优异的SnO2与之结合,构成复合氧化物催化剂,详细研究了制备方法对CeO2-SnO2催化剂催化效率和抗硫性能的影响,并进一步优化了CeO2-SnO2催化剂,测试了不同质量比例的CeO2-SnO2催化剂的催化活性。本文还采用共沉淀法制备不同载体改进的CeO2-SnO2三金属氧化物催化剂,发现TiO2载体改进拓宽了CeO2-SnO2催化剂的反应温度窗口,并对催化剂的优异性能和反应机理进行了分析与研究。(1)本文采用共沉淀法、溶胶凝胶法、固相法和浸渍法四种制备方法制备了CeO2-SnO2催化剂,研究发现:共沉淀法制备的催化剂在250450℃内具有最佳的催化效率,并在300℃具有较好的抗硫中毒性能。通过对CeO2-SnO2催化剂进行表征,我们发现共沉淀法制备的催化剂表面活性物质分散均匀且比表面积和酸性总量最大,能够极大增加催化剂表面活性位点的数量,从而提高催化剂表面的吸附和活化能力,显著提高CeO2-SnO2催化剂的催化效率。(2)本文对共沉淀法制备的CeO2-SnO2催化剂的最佳配方进行了探索。实验结果表明当CeO2和SnO2的质量比例为1:4时,催化剂可以在250450℃内达到90%以上的催化效率,并且在300℃下具有较好的抗硫性能。本文推断:与CeO2和SnO2单氧化物催化剂相比,CeO2-SnO2催化剂具有较大的比表面积、较多的酸性位点和较强的氧化还原性能,是催化剂具有优良活性的主要原因。(3)本文采用共沉淀法制备不同载体改进的CeO2-SnO2(1:4)三金属氧化物催化剂,发现TiO2掺杂的CeO2-SnO2催化剂能够在200450℃内达到90%以上的催化效率,并拥有优异的抗硫性能。我们发现当(CeO2+SnO2)/TiO2的质量比例为3:2时,催化剂催化效率最佳。用TiO2载体改性增加了催化剂的比表面积,促进了活性组分的分散,提高了催化剂表面酸性的含量和氧化还原性能,显著地提升了CeO2-SnO2-TiO2催化剂在低温下的催化效率。原位红外表征结果TiO2的掺杂可以提高Ce0.6Sn2.4Ti2催化剂表面酸性位点的NH3吸附能力,降低桥式硝酸盐在催化剂表面的吸附并提高SCR中间反应物质的含量,并且催化剂表面的NH3-SCR反应路径既可以通过L-H机理进行,也可以通过E-R机理进行。
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