MnOxTiO2低温NH3SCR催化剂的N2生成机制和硫化作用机制研究.docx

硕士学位论文 硕士学位论文 MnO，／Ti02低温NH3．SCR催化剂的N20生成机制及其S02作用机制研究 摘 要 氨选择性催化还原法(NH3．SCR)是脱除固定源烟气中Nq的有效方法之一。近年来， 低温NH3．SCR技术由于耗能少、运行成本低等特点，己成为研究热点。从国内外研究 进展来看，低温SCR主要存在以下问题：催化剂抗S02性能不强及会生成N20。基于 以上问题，本文以Mn仅厂ri02为催化剂，对其低温SCR脱硝性能、反应机制、N20生 成机制及硫化作用机制进行了深入研究。 本文首先采用浸渍法制备出MnOx／Ti02催化剂，考察了催化剂的低温脱硝活性；同 时，利用原位漫反射傅立叶变换红外光谱(／n situ DRIFTS)、XPS、TPD、H2．TPR等表征 方法对催化剂的脱硝机制和N20生成机制及硫化作用机制进行了探讨，最后通过动力学 方程推导进一步证实了实验现象。得到的研究成果如下： 60，000 cm3 gJ h-1(75，000 h．1)空速下，1000C～2500C范围’内，MnOffTi02催化剂的 NH3．SCR活性随温度的升高而升高，在2500C时可实现90％以上的Nq转化率，有望 实际应用于低温NH3．SCR去除固定源烟气中的NQ。 进一步研究发现，Mn仅厂ri02催化剂的N20选择性与进口的气态NO浓度有关：NO 浓度越大，催化剂的N20选择性越低。 瞬态反应研究发现：1500C下，Langmuir．Hinshelwood机制和Eley．Rideal机制对 N20的生成均有贡献；2500C下，N20的生成主要是因为Eley．Rideal机制；且随着温度 的升高，通过Eley．Rideal机制生成的N20增加明显。高温段，SCR反应会与NSCR发 生竞争，当气态NO浓度增加时，更多的-NH2被NO还原生成N2(SCR反应)，而-NH2 氧化为-NH的反应受到抑制，导致N20生产量减少(NSCR反应)。所以增加气态NO 浓度后，MnQ／ri02催化剂的1420选择性明显下降。此外，本文通过动力学方程推导， 证实了Mn叫Ti02催化剂的N20选择性随气态NO浓度增加而降低的结论。 实验表明，硫化对Mn晚／Ti02催化剂的SCR反应有双重影响。硫化后MnQ厂ri02 催化剂表面NQ的吸附和吸附的NH3活性均受到了抑制，因此通过L．H机制和E—R机 制的SCR反应硫化后均得到了抑制，导致3000C以下NO转化率明显下降。温度高于 3000C时，SCR反应、NSCR反应和C．O反应(氨氧化反应)这三者之间会相互竞争， 而硫化后NSCR反应和氨氧化反应都受到了抑制，越来越多的吸附在Mn仇／Ti02催化剂 表面的NH3被NO氧化生成N2(SCR反应)，所以高温段硫化后MnQ厂ri02催化剂SCR 活性和N2选择性明显高于硫化前。此外，我们通过动力学方程推导，证实了上述结论。 关键词：低温NH3．SCR，MnOJTi02，N20生成机制，NSCR，硫化作用机制 万方数据 Abstract Abstract 硕士学位论文 Abstract Selective catalytic reduction of NOx with NH3(NH3-SCR)is now considered to be one of the most effective way to remove NOx in the flue gas from stationary sources．In recent years，low-temperature SCR technology has bacome a research hotspot because of its low energy consumption and low operating cost．Based on the research progress of domestic and foreign，the low-temperature SCR still has the follwing shotcomings：poor 802 resistance of catalysts and formation of N20．In order to solve the