负载型钙钛矿复合氧化物低温氨选择性催化还原NOx的研究

摘要

我国来自固定源的NOx(NO+NO2)排放量的控制日益重要，目前国内的研究热点是采用NH3选择性催化还原NO(NH3-SCR)技术来进行脱硝净化。本文针对钙钛矿的热稳定性、强氧化还原能力、品种多样性、高净化废气能力、成本低廉等优势，将钙钛矿催化剂用于低温NH3脱硝，筛选出较优组分，并将其负载在多种载体上，得出匹配的载体和活性组分，获得新型的负载型钙钛矿复合氧化物脱硝催化剂。
　　 本文首先制备了一系列纯钙钛矿LaBO3(B-Mn、Fe、Co)和La2BO4(B-Cu)应用于低温NH3脱硝体系，采用XRD、BET、TPD/R、FTIR等表征手段得出了决定钙钛矿低温脱硝活性的主要因素是其NH3吸附能力和吸附的NOx物种的稳定性，确定了B位最佳元素为Mn，LaMnO3在30700h-1、250℃条件下可取得78％的NO转化率。同时将Mn系钙钛矿与普通Mn氧化物进行对比，发现钙钛矿的ABO3结构有利于提高催化剂的低温脱硝活性，此外还探索出了LaMnO3的L-H型SCR机理。在此基础上本文继续探索了La0.9A＇0.1Mn1-xB＇xO3(A＇-Sr、Ce、K;B＇-Cu、Fe,V;x=0、0.05、0.1、0.5)的低温脱硝活性，得出:A＇嘬佳元素为Ce，Ce利于提高Mn系钙钛矿的低温段(＜200℃)活性;B＇为Fe、Cu，且x=0.05时活性较好，有利于提高Mn系钙钛矿的高温段（＞200℃）的活性。
　　 基于以上结论，本文将LaMnO3贲载于不同的载体MOx(M-A1、Ti、Zr,Ce)以选出与纯Mn钙钛矿最匹配的载体，得出:CeO2负载型催化剂的低温段脱硝活性较好，Ce量与Mn量的比例对低温段脱硝活性有很大的影响;TiO2负载型的目的产物选择性较好，但纯Mn钙钛矿负载于TiO2并不能改善其活性。本文得出的最优催化剂组分为LaMnO3/CeO2=40％，该样品在200℃可获得100％的NO转化率。

目录

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学位论文数据集

摘要

第一章 文献综述

1．1 NOx的来源

1．2 脱除NOx的进展

1．2．1 烟气脱硝技术现状

1．3 低温NH3-SCR催化剂的研究现状

1．3．1 低温NH3-SCR 非负载型催化剂

1．3．2低 温NH3-SCR负载型催化剂

1．4 钙钛矿复合氧化物

1．4．1 钙钛矿复合氧化物的制备方法

1．5 负载型钙钛矿复合氧化物

1．5．1 氧化物载体的制备方法

1．5．2 钙钛矿型复合氧化物在载体上的负载方法

1．6 本课题研究的意义和内容

第二章 实验部分

2．1 实验原料和仪器

2．2 样品的制备

2．3 催化剂的表征与活性评价

第三章 不同B组分钙钛矿的表征结果和催化活性

3．1 不同B组分钙钛矿的表征结果及讨论

3．1．1 不同B组分钙钛矿的XRD与比表面积表征结果

3．1．2 不同B组势钙钛矿的TPR表征结果

3．1．3 不同B组分钙钛矿的TPD表征结果

3．2 不同B组分钙钛矿的活性评价结果

3．3 TPD结果与活性数据的关联

3．4 本章小结

第四章 LaMnO3钙钛矿与普通氧化物的对比及LaMnO3的SCR反应机理

4．1 LaMnO3钙钛矿与普通氧化物的对比

4．1．1 LaMnO3、La2O3+MnOx与La-Mn-O的XRD及BET比表面积表征

4．1．2 LaMnO3、La2O3+MnOx与La-Mn-O的活性评价结果

4．1．3 LaMnO3、La2O3+MnOx的XPS表征结果

4．2 LaMnO3的SCR机理探索

4．2．1 LaMnO3表面的NO+O2共吸附及NH3与NOx物种的反应

4．2．2 LaMnO3表面的NH3吸附及NO+O2与NH3物种的反应

4．2．3 LaMnO3表面上的NO+O2+NH3共吸附

4．2．4 LaMnO3的SCR机理推断

4．3 本章小结

第五章 La0.9A'0.1Mn1-xB'xO3中A’与B’掺杂的探索

5．1 La0.9A'0.1MNO3中A’掺杂的探索

5．1．1 La0.9A'0.1MnO3的XRD表征结果

5．1．2 La0.9A'0.1MnO3的活性评价结果

5．2 LaMn0.9B' 0.1O3中B’掺杂的探索

5．2．1 LaMn0.9B’(B'-Fe、Cu、V、Co)0.1O3的XRD表征结果

5．2．2 LaMn0.9B’(B'-Fe、Cu、V、Co)0.1O3的TPR表征结果

5．2．3 LaMn0.9B’(B'-Fe、Cu、V、Co)0.1O3的活性评价结果

5．3 LaMn1-xB’(B’-Fe、Cu、V)xO3(x=0、0.05、0.1、0.5)的活性考察

5．3．1 LaMn1-xFexO3(x=0、0.05、0.1、0.5)的考察

5．3．2 LaMn1-xCuxO3(x=0、0.05、0.1、0.5)的考察

5．3．3 LaMn1-xVxO3(x=0、0.05、0.1、0.5)的考察

5．4 本章小结

第六章 负载型钙钛矿的低温脱硝活性

6．1 MOx(M-Al、Zr、Ce、Ti)载体的考察

6．1．1 LaMnO3/MOx(M-Al、Zr、Ce、Ti)的XRD表征结果

6．1．2 LaMnO3/MOx(M-AI、Zr、Ce、Ti0活性评价结果

6．2 Ce对Mn系钙钛矿低温脱硝性能的影响

6．2．1 Ce-Mn催化剂的考察

6．2．2 CeO2负载型催化剂的考察

6．3 TiO2对Mn系钙钛矿低温脱硝性能的影响

6．3．1 TiO2负载型钙钛矿催化剂的XRD表征结果

6．3．2 TiO2负载型钙钛矿催化剂的活性评价结果

6．4 较优催化剂的低温脱销活性汇总比较

6．5 本章小结

第七章 结论

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

作者和导师简介

硕士研究生学位论文答辩委员会决议书