论文部分内容阅读
目前,工业烟气及汽车尾气中排放的氮氧化物(NOx)已成为大气中的主要污染物,对环境及人体产生很大的危害。在严峻的污染形势下,低温选择性催化还原(NH3-SCR)技术由于其高脱硝活性、低活性窗口及污染小等特点,成为NOx脱除技术中应用最广、发展前景最好的方法之一,低温脱硝催化剂的开发也成为目前烟气脱硝领域的研究重点。Mn基混合金属氧化物催化剂在低温时有很好的脱硝活性,Mn与多种过渡金属制成的混合金属氧化物的脱硝性能已经有很多报道且脱硝活性较好。据文献报道,在Mn中添加Ni之后会改善纯锰氧化物的脱硝活性,但先前报道的催化剂多是由共沉淀法制得且比表面积与孔容较小,因此制备出比表面积高、孔容大的高脱硝活性介孔镍锰催化剂成为本课题的研究内容。本文的催化剂都是由硬模板法合成,以KIT-6或SBA-15为模板,硝酸镍和醋酸锰为前驱体,乙醇为溶剂,合成了一系列不同Ni/Mn摩尔比例的镍锰金属氧化物催化剂。利用BET、XRD、TEM、SEM、XPS等表征手段对催化剂的物理性质、结构等进行表征,探究其结构对催化剂的低温脱硝性能的影响。由表征结果可知,较大的比表面积、无定形相的存在以及有利于催化还原反应的Mn4+和化学吸附氧的存在,都有可能对催化剂的低温NH3-SCR脱硝活性有利。本文对以KIT-6和SBA-15为模板的镍锰催化剂的脱硝性能进行了探究,研究发现,以KIT-6为模板的镍锰催化剂的脱硝效果整体高于以SBA-15为模板的镍锰催化剂的脱硝效果,在这两种催化剂中,都是Ni/Mn摩尔比例为1:3时的脱硝效果优于其他比例的镍锰催化剂的脱硝效果。探究了气体流速对两种Ni(1:3)-MnOx催化剂的脱硝效果的影响,结果发现,以KIT-6为模板的Ni(1:3)-MnOx催化剂在较高气体流速下仍有很高的脱硝率,而以SBA-15为模板的Ni(1:3)-MnOx催化剂在高流速下脱硝率降低很多。探究了焙烧温度对Ni(1:3)-MnOx催化剂脱硝性能的影响,结果表明,焙烧温度升高可能会导致催化剂烧结,使催化剂的比表面积降低,使得催化剂表面的活性位点减少,还会使得催化剂结晶度升高,无定形相消失,从而降低催化剂的低温NH3-SCR活性。同时,两种催化剂都有很好的稳定性和抗水性,镍的添加能提高纯锰氧化物的抗水性。