核壳型In_H-Beta基CH4-SCR脱硝催化剂的合成及抗硫抗水性能研究.pdfVIP

摘要

氮氧化物（NOx）是大气主要污染物之一，严重危害人体健康和生态环境。

CH资源丰富、廉价易得，使得CH-SCR成为富有前景与研究价值的脱硝技术。

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催化剂In/H-Beta在无硫无水条件下具有优异的CH-SCR脱硝性能，但在含硫

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含水条件下活性差且易失活。本研究拟设计合成核壳型In/H-Beta基催化剂，

通过构建保护壳提高催化剂的抗硫抗水性。同时，通过各种表征技术解明壳层

构建提升催化剂抗硫抗水性能的机理，具体内容如下：

采用不同方法合成出一系列分子筛包覆型和金属氧化物包覆型核壳结构

In/H-Beta基催化剂，筛选出具有最优CH-SCR脱硝性能的催化剂并优化制备

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条件，结果表明：金属氧化物包覆型催化剂的脱硝活性明显优于分子筛包覆型，

其中以CeO2包覆In/H-Beta合成的In/H-Beta@CeO2活性最优，NOx转化率相

较于In/H-Beta提升了21.6%；In/H-Beta@CeO2制备过程中应采用氮气氛围煅

烧，且应先进行CeO2包覆再进行In负载，原料配比为0.5gPVP：0.03gHMTA：

0.04gCe(NO)：0.1gH-Beta。

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以钴锆双金属氧化物CoZrOx协同脱硝，以提高In/H-Beta@CeO2的低温活

性；对反应条件进行适应性优化，以得到适用于In/H-Beta@CeO2运行的最佳

工况，结果表明：以CoZrOx协同脱硝时，可以促进CH4转化，提升低温脱硝

性能；在空速为13200h-1、200ppmNO、400ppmCH、10vol%O、50ppmSO

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和2.5vol%HO蒸气的反应条件下，In/H-Beta@CeO脱硝活性最优，600℃时

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NOx转化率最高可达97.5%；在优化后的反应条件下，In/H-Beta@CeO2在600℃

时的NOx转化率由第一次循环的97.5%降至第三次循环的52.7%，但在连续运

行下催化剂逐渐失活，550℃反应10h后NOx转化率从96%降至0。

利用一系列表征技术，研究了CeO2壳层的包覆对催化剂物化性能的影响，

并进一步总结了反应机理及失活机理，结果表明：包覆量较低时CeO2壳层为

非晶态，非晶态有利于脱硝活性；活性最优的In/H-Beta@CeO-2呈现介孔结构，

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孔容和孔径也最大，分别为0.342cm/g和3.30nm；In/H-Beta@CeO-2具有最

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高含量的Ce3+和表面氧，有助于形成氧空位，促进脱硝活性；介孔CeO2保护

层提升表面氧的同时可以抑制硫酸盐物种的形成，提高抗硫抗水性能；当水和

硫持续作用时会产生In(SO)物质，覆盖活性位点导致催化剂逐渐失活。

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关键词：CH-SCR；核壳；In/H-Beta；CeO；抗硫抗水

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