论文部分内容阅读
氨气作为一种典型的有毒有害工业气态污染物之一,如何净化氨气引起人们的广泛关注。目前治理氨气的技术有很多,选择性催化氧化法是治理氨气污染的有效措施之一本论文采用等体积浸渍法制备了Cu/γ-Al2O3和Cu/CeO2等Cu基催化剂,获得了高活性和高稳定性的催化材料,在固定床反应器中进行选择性催化氧化NH3 (NH3-SCO)的研究。系统的考察了反应温度、负载量、煅烧温度、前躯体对催化剂活性的影响,利用XRD、H2-TPR、ESR、UV-Vis、Raman、TEM等表征测试技术,研究Cu基催化剂的物相结构、可还原性能和分散性等,深入分析影响NH3-SCO反应的活性物种。并在此基础上研究了蜂窝状金属丝网催化剂Cu/CeO2/Al2O3的反应性能。实验结果如下所示:(1)活性金属Cu的负载量和催化剂煅烧温度会影响Cu/CeO2催化剂的结构及其在NH3-SCO反应中的活性。CeO2载体的负载容量为1.2 mmol/100 m2,当Cu负载量未达到载体负载容量时,催化剂上的Cu物种以铜铈固溶体形式和CuO物种形式高度分散在CeO2载体上,此时催化剂的反应活性会随负载量的增加而增强;当Cu负载量超过负载容量后,催化剂上开始有晶相CuO出现,催化剂的反应活性不再随负载量变化。煅烧温度会影响Cu/CeO2催化剂上CeO2晶粒的大小,随着煅烧温度升高,晶粒尺寸增大,但是煅烧温度对催化剂Cu/CeO2在NH3-SCO反应中的活性影响不大。将催化剂表面相结构与催化剂活性相联系,发现高分散的CuO相有利于NH3-SCO反应。(2)不同前躯体和煅烧温度会导致Cu/γ-Al2O3催化剂表面相存在状态和分散性的差异,从而影响其在NH3-SCO反应中的催化性能。研究发现:醋酸铜前躯体制备的Cu/γ-Al2O3催化剂反应活性最佳,硝酸盐次之,硫酸盐最差;煅烧温度以600℃为宜,温度偏低(400℃)或偏高(800℃)都会导致催化剂活性下降。醋酸铜前躯体易于形成CuO相,硫酸铜倾向于形成CuAl2O4相;Cu/γ-Al2O3催化剂的煅烧温度的升高有利于催化剂表面相的分散。将催化剂表面相结构和分散状态与催化剂活性相联系,发现高分散的CuO相更有利于NH3-SCO反应。(3)粉末状Cu/CeO2催化剂以及蜂窝状金属丝网催化剂Cu/CeO2/Al2O3在NH3-SCO反应中均表现出良好催化性能和稳定性,在260℃可保持99%NH3转化,并在24 h内保持稳定。