新型CeO2-v2O5/TiO2-SiO2催化剂高效抗碱金属中毒性能
2015-01-08刘建成朱国栋岑可法
鲍 强,周 昊,刘建成,朱国栋,时 伟,岑可法
(浙江大学能源清洁利用国家重点实验室,浙江杭州310027)
新型CeO2-v2O5/TiO2-SiO2催化剂高效抗碱金属中毒性能
鲍 强,周 昊,刘建成,朱国栋,时 伟,岑可法
(浙江大学能源清洁利用国家重点实验室,浙江杭州310027)
试验采用SiO2和CeO2对V2O5/TiO2催化剂进行改性并进行催化性能研究,找到了一种最佳比例的Ce10VTiSi0.3催化剂.结果表明,新型的Ce10VTiSi0.3催化剂可以使温度窗口扩大到200~400℃,转化率提高18.54%,具有优秀的抗碱金属中毒性能.改性催化剂可以降低N2O的生成,提高N2的选择性,同时具有较好的抗SO2和抗H2O性能.通过N2-BET、Py-IR等技术手段对催化剂进行表征.结果表明,SiO2和CeO2的加入会使得催化剂的比表面积得到明显的提高,平均粒径下降,孔容积增多.利用吡啶吸附原位红外光谱法进行研究后发现,改性催化剂具有丰富的B酸和L酸,更有利于NH3在催化剂表面的吸附以及表面的氧化还原反应.
选择性催化还原;SiO2;CeO2;抗碱金属中毒
氮氧化物(NOx)是公认的主要大气污染物之一,是造成酸雨和光化学烟雾的主要原因.NH3选择性催化还原技术是最有效的脱硝方法,广泛应用于固定源烟气中氮氧化物的脱除[1].传统的商业催化剂是V2O5/TiO2,仅在300~400℃下具有较好的脱硝效率,温度区间狭窄,高温下会生成N2O.研究表明,V2O5/TiO2会将SO2氧化成SO3,造成催化剂表面的堵塞[2-3].此外,碱金属会造成V2O5/TiO2催化剂的中毒[4-6],引起效率的极大降低,这对生物质燃料或者含碱金属较高煤种的应用是一个大的难题.针对以上缺点,世界上越来越多的研究者都在研究一种高效抗碱金属中毒的新型催化剂.
二氧化铈具有优秀的经济性、储氧性能和氧化还原性质,目前正被广泛地研究,比如CeO2已被用作三效催化剂(TWCs)的一个重要组成部分,CeO2的最重要的性能是一个储氧器,通过Ce4+和Ce3+在氧化氛围和还原氛围下的氧化还原转换分别来储存和释放氧气[7].二氧化铈可以提高NO到NO2的氧化作用,从而提高NH3选择性催化还原NO的反应活性.Long等[8]研究CeO2在Fe-Ti-PILC和Fe-ZSM-5为催化剂的SCR反应中的推动作用,总结出二氧化铈的掺混对NO氧化成NO2具有促进作用,进而提高反应的总体活性.这与Gao等[9]的研究结果一致.二氧化铈可以提高催化剂对SO2和H2O的抗性,Qi等[7]对Mn Ox-CeO2催化剂进行研究验证了这一点,同时具有较高的N2选择性.Peng 等[10]研究把CeO2加入到V2O5-WO3/TiO2中,发现催化剂的效率得到了提高,并可以降低WO3的使用,更具有经济性,同时具有一定的抗碱金属中毒性能.
SiO2加入到TiO2中可以抑制晶粒的长大,提供丰富的比表面积和表面固体酸量[11],可以提高催化剂的脱硝效率和抗碱金属中毒性能.Peng等[12]将SiO2添加到CeO2-WO3/TiO2中,发现催化剂表现出更宽的温度窗口和更丰富的B酸酸量.Liu 等[13]比较了CeO2负载在单一成分氧化物TiO2、SiO2、Zr O2、Al2O3和复合成分氧化物TiO2-SiO2、TiO2-Zr O2、TiO2-Al2O3上的不同效果,结果表明,当复合成分氧化物作为载体时具有更好的催化活性,并且CeO2/TiO2-SiO2催化剂具有最好的脱硝效率.
二氧化铈作为一种活性成分具有很好的储氧能力和还原性,TiO2-SiO2作为载体可以提供丰富的比表面积和酸性.综合考虑它们的优势,从活性成分和载体两方面同时入手,利用CeO2和SiO2同时对当前的商用催化剂V2O5/TiO2进行改性,研究新型改性催化剂的脱硝活性、抗碱金属中毒能力、N2选择性、抗SO2和H2O能力,并找到一种最佳的比例.这对降低催化剂活性衰减速率、延长催化剂使用寿命、降低火电厂脱硝成本具有重要的现实意义.
1 实验部分
1.1 催化剂的制备
室温下,量取一定量的钛酸丁酯(国药试剂,AR)和无水乙醇(国药试剂,AR),加入到烧杯中,用磁力搅拌器强力搅拌30 min,混合均匀,形成黄色澄清溶液A,然后加入一定量的硝酸(国药试剂,AR)调节p H值.将冰醋酸(国药试剂,AR)、去离子水和无水乙醇按一定体积比混合至烧杯中,得到溶液B,利用硝酸调节p H值.钛酸丁酯和去离子水的体积比为1∶1.在剧烈搅拌下,将溶液A缓慢滴入溶液B中,滴速约为3 m L/min.滴完继续搅拌3 h,室温静置约12 h后得到白色凝胶.将凝胶置于80℃下干燥大约24 h,得到黄色晶体.在马弗炉500℃下热处理5 h,得到TiO2载体.
按照SiO2占载体质量的比重,计算所需前驱物硅酸乙酯的量.将计量的硅酸乙酯(国药试剂,AR)与无水乙醇及去离子水按照一定的体积比配成溶液,加入HNO3,调节p H值,预水解1 h,得到C溶液.用同样的方法制得的A、B溶液,将A、C溶液一同加入B溶液中,滴速约为3 m L/min.继续搅拌3 h,静置约12 h后得到白色凝胶.将凝胶置于80℃下干燥大约24 h,在马弗炉500℃下热处理5 h,得到TiO2-SiO2载体.
计算偏钒酸铵(国药试剂,AR,V2O5与载体的质量比为1%)、硝酸铈(阿拉丁试剂,纯度为99.5%)的量,加入草酸(国药试剂,AR)配成混合水溶液(水的量根据载体的吸水率确定),其中偏钒酸铵与草酸的物质的量之比为1∶2.混合水溶液在磁力搅拌器快速搅拌的情况下缓慢加热,直到溶液变成深蓝色.将TiO2或者TiO2-SiO2载体在110℃、空气气氛下干燥4 h,按照载体(TiO2或者TiO2-SiO2)的吸水率加入到配置好的深蓝色溶液中浸渍,搅拌均匀后超声波振荡30 min,室温静置24 h;然后在干燥箱内110℃下干燥12 h,在空气氛围下500℃锻烧5 h.制备好的CeO2-V2O5/TiO2-SiO2催化剂记为Ce y VTiSi x,其中,V2O5与载体的质量比为1%,y表示CeO2与载体的质量比(y取0、1%、2%、5%、10%、15%、20%、50%),x表示载体中SiO2和TiO2的质量比(x=0、0.3、1、3).
用K2O负载进行预中毒实验.计算硝酸钾(国药试剂,AR)的量(钾、钒摩尔比为1),配成一定浓度的水溶液,按吸水率浸渍在催化剂上,搅拌均匀后超声波振荡30 min,室温静置24 h;然后在干燥箱内110℃下干燥12 h,在空气氛围下500℃锻烧5 h.中毒后的催化剂记为K-Ce y VTiSi x.
1.2 催化剂活性评价
如图1所示为SCR反应系统图,反应在固定床石英管反应器中进行,反应器内径为9 mm,采用电加热炉加热,加热由可编程温度控制仪控制,配气系统采用NO/N2、NH3/O2/N2,N2模拟工业烟气(杭州新世纪混合气体有限公司生产),各气体的流量由质量流量计控制.气体总体积流量为500 m L/min,NO体积分数为10-3,NH3体积分数为10-3,O2体积分数为3%,SO2体积分数为2×10-4,H2O体积分数为10%,取40~60目的催化剂0.6 m L,温度为200~400℃,空速为50000 h-1,模拟烟气及反应后气体成分采用德国TESTO 350烟气分析仪和Madur Photon II烟气分析仪进行测量.
图1 SCR反应系统图Fig.1 Diagram of SCR reaction system
催化剂催化效率定义为
CNO=[φ(NOin)-φ(NOout)]/φ(NOin)×100%.式中:φ(NOin)、φ(NOout)分别为SCR反应器进、出口的NO体积分数.
N2选择性定义为
SN2=φ(N2)/[(φ(N2)+φ(N2O)]×100%.
式中:φ(N2)、φ(N2O)分别为生成产物中N2和N2O的体积分数.生成的N2的体积分数用参与反应的NO体积分数表示.
平均效率定义为:温度窗口(本文中是活性评价温度范围)内NO转化率的平均值,即平均效率=(NO200+NO250+NO300+NO350+NO400)/4,其中下标表示温度,NO200为200℃下NO的转化率.
1.3 表征分析方法
1.3.1 催化剂比表面积和孔结构分析 采用静态N2物理吸附法对催化剂的比表面积和孔结构进行分析.采用AUTOSORB-IQ-MP全自动比表面和微孔孔径分析仪(美国QUANTACHROME仪器公司),吸附温度为77 K.测试前,所有样品预先在300℃下脱气处理4 h.利用BET方法计算得到催化剂的比表面积,采用BJH方程计算得到孔径和孔容.1.3.2 NH3-TPD分析 采用AutoChem II2920化学吸附仪进行NH3-TPD分析.取催化剂样品200 mg,在20 m L/min的He气氛下,以50℃/min的升温速率由室温升温至500℃,保持He吹扫30 min.将催化剂样品冷却至100℃,以20 m L/min的流速通入NH3体积分数为5%的NH3/He混合气,保持30 min使催化剂达到吸附饱和.用50 m L/min流速的He吹扫至TCD基线稳定,在该气氛中将样品以10℃/min的升温速率从100℃升温至500 ℃,同时用质谱仪检测从催化剂表面脱附出的NH3,得到NH3-TPD谱图.
1.3.3 傅里叶变换红外光谱分析 傅里叶变换红外光谱表征在EQUINOX 55型红外光谱仪上进行.将催化剂样品研细、压片在350℃下真空加热预处理30 min,降至室温扫描谱图,获得骨架谱图,用于扣减后面的吸收和脱附谱图.吡啶静态吸附30 min,然后采用气体吹扫的办法,吹扫30 min,扫描谱图.
2 结果与讨论
2.1 最佳的CeO2负载比例
在TiO2载体上负载V2O5和CeO2,记为Ce y VTi催化剂,选取y=0、1、2、5、10、15、20、50进行实验,找到一个最佳的y值,如图2所示.图中,CNO为NO转化率.
图2 CeO2质量分数对NO转化率的影响Fig.2 Effect of different CeO2loadings on NO conversion
在200~400℃内对催化剂脱硝效率η进行统计,如表1所示.结合图2和表1进行分析.200℃时,VTi催化剂的NO转化率仅仅只有27.96%,当添加一定量的CeO2后,脱硝效率会快速升高,Ce5VTi直接升高至84%,大大提高了催化剂的脱硝效率.添加CeO2的催化剂在200~400℃下一直维持相当高的脱硝效率,大大提高了催化剂的温度窗口.研究表明,当活性组分的担载量增加超过一个定值时,催化剂上将发生烧结,导致有序的CeO2晶体形成,因此活性降低.根据Xu等[14]的研究可知,采用浸渍法制得的CeO2/TiO2催化剂中CeO2的担载量为20%.Chen等[15]研究在少量钒的催化剂(VWTi催化剂,钒的负载量为0.1%)上负载CeO2,CeO2的比例为1%~10%,效果随着CeO2负载量的增加而增加.本次实验中V2O5的担载量(V2O5与载体的质量比)为1%,CeO2的最佳负载量为5%,结合表1和图2,并考虑到SiO2会增大比表面积,暂选定Ce5VTi和Ce10VTi为最佳的负载比催化剂.
表1 Ce y v Ti催化剂200~400℃的平均效率Tab.1 Average efficiency at200-400℃on Ce y VTi
2.2 最佳的SiO2负载比例
在复合载体TiO2-SiO2上负载V2O5和CeO2,制备好的催化剂记为Ce y VTiSi x,其中y=5、10(暂定的最佳负载比),x=0、0.3、1、3.对催化剂进行评价,并对比图2中Ce5VTi和Ce10VTi(记为Ce5VTi-2和Ce10VTi-2)的数据,找到最佳的SiO2负载比例x,如图3所示.
在200~400℃下对催化剂脱硝效率进行统计,如表2所示.结合图3和表2,对比Ce5VTi、Ce5VTiSi0.3、Ce5VTiSi1、Ce5VTiSi3的脱硝活性可以发现,当SiO2添加到催化剂中后,会降低活性效率;当SiO2与TiO2的质量比为0.3时,Ce5VTiSi0.3明显提高了Ce5VTi的高温段(300~400℃)的脱硝效率.对比Ce10VTi和Ce10VTiSi0.3发现,加入SiO2以后,在任何一个温度上,Ce10VTiSi0.3的转化率均大于Ce10VTi的转化率,平均效率从74.39%提高至82.65%,已经高于Ce5VTi催化剂的效率,具有最佳的脱硝活性.综上可知,当SiO2与TiO2的质量比为0.3时,催化剂具有最好的改性效果.
图3 SiO2质量分数对NO转化率的影响Fig.3 Effect of different SiO2loadings on NO conversion
表2 Ce y v TiSi x催化剂200~400℃的平均效率Tab.2 Average efficiency at200-400℃on Ce y VTiSi x catalysts
观察图3可知,当CeO2的负载量为5%时,SiO2的添加造成催化剂的活性降低;当CeO2的负载量为10%时,活性得到提高,进一步验证CeO2的负载量为15%时催化剂的活性.制备Ce15VTiSi0.3催化剂进行活性评价,如图3和表2所示.可知,SiO2改性后Ce15VTi催化剂的平均效率从56.76%提高到了74.29%,但低于Ce10VTiSi0.3的脱硝效果.比较图2、3可知,在300℃下,Ce10VTiSi0.3的脱硝效果优于Ce5VTiSi0.3、Ce5VTi、Ce10VTi和Ce15VTiSi0.3催化剂.比较表1和2可知,在200~400℃下Ce10VTiSi0.3的脱硝效果是最佳的,所以Ce10VTiSi0.3具有最佳的脱硝效果.
2.3 抗碱金属中毒性能研究
根据前面的结果可知,Ce10VTiSi0.3具有最佳的脱硝效果.对VTi、Ce5VTi、Ce5VTiSi0.3、Ce10VTiSi0.3进行碱金属K2O的预中毒,对比催化剂的抗碱金属中毒性能,其中K/V摩尔比为1.碱金属中毒后催化剂的活性效果如图4所示.
图4 碱金属中毒对催化剂NO转化率的影响Fig.4 Effect of alkali poisoning on NO conversion
在200~400℃下对催化剂脱硝效率进行统计,如表3所示.结合图4和表3可知,催化剂中毒后,传统的VTi催化剂效率从64.11%急剧降低至3.10%,催化剂完全失活.对比K-VTi和K-Ce5VTi可知,CeO2负载后,催化剂的效率从3.10%提高至11.06%,所以CeO2的负载可以提高抗碱金属中毒性能,这与Peng等[10]的研究一致.当催化剂中添加了SiO2以后,抗碱金属的中毒性能表现十分优秀,即使在高中毒的情况下,也能保持68%左右的脱硝活性,这在胡石磊等[16-18]的研究中也有体现.从图4和表3可知,改性催化剂Ce10VTiSi0.3在300℃以及200~400℃下均具有最佳的抗碱金属中毒性能.
表3 碱金属中毒后催化剂200~400℃的平均效率Tab.3 Average efficiency at200-400℃on Ce y VTiSi x catalysts after alkali poisoning
从以上3个方面进行分析和对比可知,Ce10VTiSi0.3催化剂在300℃和200~400℃下具有最佳的活性效率和抗碱金属中毒性能,因此,本文找到了一种最佳比例的高效抗碱金属中毒催化剂Ce10VTiSi0.3.下面对该催化剂进行分析.
2.4 比表面积和孔容表征结果
如表4所示为不同催化剂的比表面积和孔结构分布.表中,sBET为BET比表面积,V为孔容,d为孔径.
传统的VTi催化剂的比表面积为56.02 m2/g,添加SiO2和CeO2以后,比表面积急剧增大,达到了165.81 m2/g,是VTi的3倍左右,这与Peng 等[12,19]的研究结果一致.改性催化剂具有更大的孔容,有利于NH3在催化剂表面的吸附,丰富的比表面积可以使得活性组分在载体上高度分散,更有利于表面催化反应的进行,Ce10VTiSi0.3具有更好的表面结构,这是它具有高转化率和较好的抗碱金属中毒的一个原因.
表4 催化剂比表面积和孔结构Tab.4 BET surface area and pore structure properties
在实际的应用中,由于空隙的增多,会在一定程度上降低催化剂的机械强度,需要加强以下2个方面.1)成型工艺中在保证机械强度的同时,需要重点关注催化剂抗磨损方面的特性,保证成型后的催化剂具有合格的机械强度和良好的抗磨损能力.2)在烟道中需要在合适的位置加装防磨瓦,避免对催化剂大范围地冲刷,同时保证良好的流场.在实验中,为了避免催化剂强度的降低,需要保证反应器内气体流通顺畅,压力维持微正压,同时在催化剂填装位置前加一段玻璃棉,避免气流对催化剂直接冲刷,保证气体混合均匀.
2.5 催化剂酸量表征结果
为了研究表面酸量和酸类型对催化剂的影响,在VTi和Ce10VTiSi0.3催化剂上进行NH3-TPD实验和吡啶吸附的红外分析,如图5、6所示.图中,I为TCD信号强度,A为吸光度,n为波数.
图5 v Ti和Ce10v TiSi0.3上NH3-TPD表征结果Fig.5 NH3-TPD results of VTi and Ce10VTiSi0.3 catalysts
图6 吡啶在v Ti和Ce10 v TiSi0.3上吸附的红外光谱Fig.6 Py-IR spectra of VTi and Ce10VTiSi0.3 catalysts
观察图5可以发现,在添加CeO2和SiO2以后,催化剂表面的酸量明显增多,这与活性评价结果是对应的.进一步研究酸类型可知,采用1 546、1 446 cm-1附近的这2个吸收峰的面积来测定表面B酸和L酸的酸量[20-21].如图6所示,添加了Ce和Si以后,催化剂上B酸酸量基本维持恒定,而L酸酸量明显增多.这是因为Ti、原子电负性比Si原子弱,添加了SiO2后,大量的电子向SiO2转移,Ti原子正电荷增加,因而生成大量的L酸[17],这可以从NH3-TPD结果中得到一定的体现.根据Topsoe 等[22-23]的研究可知,SCR反应中NH3优先吸附在B酸性位上形成NH4+,与气相或弱吸附相的NO进行反应,随后在L酸性位上分解生成N2和H2O[4].改性催化剂可以提供更多的L酸,促进了还原反应,从化学平衡上来看,进一步促进了NH3在催化剂表面的吸附,因此可以大大提高催化剂的活性.
2.6 N2选择性
如图7所示为催化剂上N2选择性能的实验结果.Ce10VTiSi0.3催化剂具有更好的N2选择性.当温度低于300℃时,VTi催化剂和Ce10VTiSi0.3催化剂上N2的选择性维持较高的水平,此时N2O的生成量很低.随着温度的上升,VTi催化剂上N2O的浓度逐渐升高,N2的选择性下降.N2O来源于一定温度下NH3的氧化,在高温下NH3会与O2发生反应,生成N2O和NO,生成的N2O不能继续被转化为N2,因此降低了N2的选择性,而在低温下NH3没有被大量氧化,可以与NO反应,被有效地转化成了N[19]2.Reiche等[24]发现,随着V的担载量的增加,N2O的生成量会增多,N2选择性进一步下降,而添加了SiO2后效果会得到改善.这与本文的实验结果相吻合.在300℃以下,Ce10VTiSi0.3催化剂上N2的选择性略高于VTi催化剂.温度超过300℃后,VTi催化剂上N2O的生成明显增多,N2选择性下降,到400℃时下降到82.95%,而Ce10VTiSi0.3催化剂的N2选择性在300℃后仅有轻微的下降,400℃时仍有94.84%.这主要是因为在TiO2—SiO2载体上具有更好的酸性,可以抑制NH3转化为N2O[19].
图7 催化剂上N2选择性能实验Fig.7 Effect of N2selectivity over VTi and Ce10VTiSi0.3 catalysts
2.7 SO2和H2O对催化剂的影响
在300℃下对催化剂VTi和Ce10VTiSi0.3进行研究.实验前,VTi和Ce10VTiSi0.3催化剂分别在原实验条件下稳定1 h;然后通入SO2,稳定7 h后加入水蒸气,稳定3 h后停止通入SO2和H2O(SO2和水蒸气在混气中的体积分数分别为2×10-4和10%),实验结果如图8所示.
由图8可知,通入SO2后VTi催化剂上NO的转化率从81.48%开始缓慢上升,这与杜振等[25]的研究一致,6 h后达到95%并保持稳定.姜烨等[26]研究认为通入SO2后会在催化剂表面形成SO2-4,而SO2-4和TiO2和Zr O2等金属氧化物在一起时会促进表面形成大量的固体酸[27-29];根据Topsoe 等[22-23]的SCR机理可知,丰富的表面固体酸有助于NH3的吸附,因而可以提高VTi催化剂的活性.当10%的H2O通入后,催化剂的转化率开始缓慢下降,3 h后稳定在88%.Turco等[30]研究认为H2O会和NH3在活性位的吸附上发生竞争,从而减少NH3的吸附量,导致脱硝活性下降;此外,作为SCR反应的产物,烟气中的H2O会抑制NH4+和NO之间的反应[31].停止通入H2O和SO2后,VTi催化剂的转化率缓慢降到初始水平.
当SO2通入到Ce10VTiSi0.3后,催化剂的转化率从94.64%下降到88.60%,并最终稳定在93%左右,只有一个轻微的下降,改性催化剂具有较好的抗SO2性能,通入H2O后效率下降,并最终稳定在86%,这与Peng等[12,15]的研究结果相近.通入H2O后效率下降了7%,这与VTi催化剂上的降低相当,说明改性催化剂具有较好的抗H2O性能.停止通入H2O和SO2后,Ce10VTiSi0.3催化剂的转化率缓慢升到初始水平.
图8 H2O和SO2对催化剂NO转化率的影响Fig.8 Effect of H2O and SO2on NO conversion over VTi and Ce10VTiSi0.3 catalysts
对比VTi和Ce10VTiSi0.3催化剂的效果可知,Ce10VTiSi0.3催化剂在通入SO2和H2O后的效率比VTi催化剂差一些,但总体上具有较好的抗SO2和抗H2O性能.
3 结 论
(1)经过试验找到一种最佳比例的Ce10VTiSi0.3催化剂,在50000 h-1的空速下,传统催化剂温度窗口为300~400℃,而该改性催化剂在200~400℃下均具有很好的脱硝效率,比传统的VTi催化剂提高18.54%,在最佳温度下比VTi 高10%.
(2)改性催化剂具有优秀的抗碱金属中毒性能,当钾、钒摩尔比为1时,传统的VTi催化剂转化率为3.1%,几乎完全失活;K-Ce10VTiSi0.3在200~400℃下的平均效率高达68.63%,甚至高于新鲜的VTi催化剂的64.11%,抗碱金属中毒性能十分完美.
(3)改性的Ce10VTiSi0.3催化剂的比表面积远高于VTi催化剂,具有更大的孔容,更有利于NH3的吸附和活性组分的分散,从而提高催化性能.改性催化剂提供了更多的L酸性位,将促进反应物在催化剂表面的分解和吸附,因而大大提高了催化剂的活性和抗碱金属中毒性能.
(4)Ce10VTiSi0.3催化剂在300℃以上可以大大减少N2O的生成,提高N2的选择性,并且具有较好的抗SO2和抗H2O性能.
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我爬向过道转角。就被眼前的惨状惊呆了:过道人们横七竖八摞在那儿一动不动。我爬去找儿子,忽然听见了一个微弱的声音在叫“妈妈”,是儿子趴在面前。我们互相依偎着,我告诉他:“不要怕!和妈妈在一起,死也不可怕。人有生就有死,也许这么死是最痛快的一种,没什么!”嘴上虽然这么说,但心里在淌血,儿子来到这个世界还不到7年!
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Promotional effect and alkali-resistant performance of novel CeO2-v2O5/TiO2-SiO2catalyst
BAO Qiang,ZHOU Hao,LIU Jian-cheng,ZHU Guo-dong,SHI Wei,CEN Ke-fa
(State Key Laboratory of Clean Energy Utilization,Zhejiang University,Hangzhou 310027,China)
The effect of the additive CeO2and SiO2on V2O5/TiO2catalyst for the selective catalytic reduction of NOxwith NH3was investigated.Ce10VTiSi0.3 has the best proportion of CeO2and SiO2and exhibits an excellent SCR performance.The temperature window was broaden to200-400℃.The NO conversion got a18.54%improvement and the alkali poisoning resistance ability was largely enhanced.A lower production of N2O was obtained on Ce10VTiSi0.3 which improved N2selectivity.The modified catalyst displayed an excellent ability over the resistance of SO2and H2O.The catalysts were characterized by using N2-BET and Py-IR methods.The surface area was largely increased with the addition of CeO2and SiO2.The Py-IR results show that the revised catalysts get abundant amount of Brønsted acid and Lewis acid,which are positive for the adsorption of NH3and the redox on the surface.
selective catalytic reduction;SiO2;CeO2;alkali poisoning resistance
X 511;O 643
A
1008-973X(2015)10-1855-08
2014-09-03.浙江大学学报(工学版)网址:www.journals.zju.edu.cn/eng
国家“973”重点基础研究发展规划资助项目(2015CB251501).
鲍强(1989—),男,硕士,从事电厂烟气中氮氧化物脱除的研究.ORCID:0000-0001-6756-8563.E-mail:baoq1225@163.com
周昊,男,教授.ORCID:0000-0001-9779-7703.E-mail:zhouhao@zju.edu.cn