【摘 要】
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氨气选择性催化还原技术因NOx脱除效率高,气体处理量大,反应条件易控制等优势成为现阶段应用范围最广也最为有效的烟气脱硝技术。课题组前期研究结果证实,将铜铝复合氧化物(CuyAl Ox)催化剂用于NH3-SCR反应中取得了不错的脱硝效率,然其抗硫性能依然欠佳。因此,如何在保证脱硝活性的同时,研制开发抗硫性能明显提升的Cu Al基复合氧化物催化剂,具有重要的现实意义。本文基于铜铝复合氧化物催化剂良好的
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氨气选择性催化还原技术因NOx脱除效率高,气体处理量大,反应条件易控制等优势成为现阶段应用范围最广也最为有效的烟气脱硝技术。课题组前期研究结果证实,将铜铝复合氧化物(CuyAl Ox)催化剂用于NH3-SCR反应中取得了不错的脱硝效率,然其抗硫性能依然欠佳。因此,如何在保证脱硝活性的同时,研制开发抗硫性能明显提升的Cu Al基复合氧化物催化剂,具有重要的现实意义。本文基于铜铝复合氧化物催化剂良好的脱硝活性,拟通过引入协同功能组分(M)及碳纳米管(CNTs)以优化其抗硫性能,并借助一系列表征分析手段(TG,XRD,BET,TEM,SEM,XPS,NH3-TPD,SO2-TPD,H2-TPR,In-situ DRIFTs,TPDC,TPSR等),获取所制备催化剂的酸碱性,氧化还原性,表面结构,对NOx/SOx的吸附能力等特征,探讨催化剂理化性质与脱硝性能间的内在联系,为制备兼具高活性,强抗硫的Cu Al基复合氧化物脱硝催化剂提供理论基础。具体研究内容及主要结论如下:(1)考察不同组装方式对铜铝复合氧化物脱硝性能的影响,得出经铜铝类水滑石(Cu Al-LDHs)前驱体衍生制备的Cu Al-LDO催化剂比传统浸渍法制得的Cu Ox/Al2O3催化剂具有更高的脱硝活性。基于此,在Cu Al-LDH层板掺杂协同功能组分Co,Ni,Mg,经焙烧得Cu Co Al-LDO,Cu Ni Al-LDO,Cu Mg Al-LDO脱硝催化剂。结果表明,相比于Co与Ni,掺杂Mg能在提高催化剂脱硝活性的同时(195-285°C范围内,Cu Mg Al-LDO催化剂NOx转化率可达80%以上),显著提升其抗硫性(210°C时,通入100 ppm SO2后,16 h内Cu Mg Al-LDO催化剂的NOx转化率下降16.8%)。(2)设计制备Cu Al-LDO,Cu Mg Al-LDO及Cu Ox/Mg Al-LDO催化剂,考察协同功能组分Mg的引入及引入方式对催化剂表面结构,理化性质,脱硝性能的影响规律,揭示Cu Mg Al-LDO催化剂耐硫性能提升的作用机制。抗硫性测试结果证明Mg的加入明显改善了催化剂的抗二氧化硫毒化能力,但只有Mg作为协同功能组分存在于层板上时,才能最大限度的发挥其作用,清晰揭示了借助类水滑石路线将Mg引入铜铝复合氧化物催化剂中取得了更好的脱硝性能。(3)采用原位组装法制备Cu Mg Al-LDO/CNTs脱硝催化剂,考察CNTs的引入对耐硫性能强化的作用机制。结果表明,Cu Mg Al-LDO/CNTs催化剂的T90为190-290°C,掺杂CNTs后转化率增高,同时,向反应气中加入100 ppm SO2后,Cu Mg Al-LDO/CNTs的NOx转化率下降约7.2%,说明CNTs的引入进一步强化了铜铝复合氧化物的抗硫性能,成功制备了高活性,强抗硫的Cu Mg Al-LDO/CNTs脱硝催化剂。
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