钾盐对CeO2/TiO2催化剂脱硝活性抑制机理研究

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:laoniuge
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选择性催化还原(SCR)技术是当前脱除烟气中NOx最有效的技术。催化剂是SCR烟气脱硝技术的核心,直接影响着整个SCR系统的脱硝效率。环境友好型Ce基催化剂因其高活性、宽温度窗口和高储氧能力等特点受到广泛关注。燃煤,燃油,生物质和垃圾焚烧锅炉的烟气中含有大量的KCl、K2SO4和K2O,会对SCR催化剂的脱硝活性产生影响。因此,本文针对Ce基催化剂K物种中毒机理进行研究,主要得到以下结果:(1)利用原位红外(In situ DRIFT)技术,对比了KCl、K2SO4和K2O对CeO2/TiO2催化剂表面脱硝反应的影响。三者均抑制CeO2/TiO2催化剂表面NH3–SCR反应的进行,主要表现为三者在不同程度上抑制了NH3在CeO2/TiO2催化剂表面的吸附,促进NOx物种在CeO2/TiO2催化剂表面的吸附,增强了NOx吸附物种的热稳定性,其抑制/促进效果遵循以下顺序:K2O>K2SO4>KCl。同时发现K物种的掺杂虽然抑制了CeO2/TiO2催化剂表面的NH3–SCR反应的进行,但是没有改变催化剂表面反应机理。(2)基于密度泛函理论(DFT)建立CeO2/TiO2催化剂表面模型,进一步从原子层面探究K原子对CeO2/TiO2催化剂的影响机理。结果显示,K原子的吸附能够抑制CeO2/TiO2催化剂表面的氢化、表面氧空位的形成、吸附化学吸附氧的能力及NH3在表面酸性位点的吸附。这是因为K原子的吸附改变了催化剂表面的Mulliken电荷布居。催化剂表面电荷的转移,使得催化剂表面Lewis酸性位和Br?nsted酸性位的反应性均减弱。(3)结合原位红外的分析结果,利用密度泛函理论(DFT)研究了K物种不同阴离子对CeO2/TiO2催化剂影响,发现Cl、O原子以及HSO4、KSO4原子团的吸附对催化剂表面的反应起到了促进作用。并且根据模拟结果对模型进行修正,获得KCl、K2SO4和K2O在催化剂表面的中毒机理。当在催化剂表面模型吸附两个K原子之后获得与实验较为相近的结果,此时催化剂表面反应性均下降,其表面反应出现不同程度的抑制。
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