釩錳復(fù)合氧化物低溫脫硝催化劑的制備及反應(yīng)機(jī)理.pdf

1、氮氧化物（NOx）是造成霧霾、酸雨和光化學(xué)煙霧等大氣污染的重要成分。NOx的防治必將是“十三五”期間環(huán)境污染治理的重中之重。目前，以NH3為還原劑選擇性催化還原NOx（NH3-SCR）技術(shù)是商業(yè)化最成熟的脫硝技術(shù)，而該技術(shù)的核心是催化劑。傳統(tǒng)的V2O5-WO3/TiO2活性溫度窗口窄、操作溫度高的缺點(diǎn)使其無法適用于低溫環(huán)境下脫硝處理。因此，開發(fā)具有優(yōu)良低溫脫硝活性的催化劑并探究其反應(yīng)機(jī)理，對(duì)脫硝行業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展具有重要意義。
　　

2、本文首先采用溶膠凝膠法合成一系列釩錳復(fù)合氧化物低溫脫硝催化劑。然后通過X射線粉末衍射（XRD）、N2吸脫附分析、透射電鏡（TEM）、X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)（XAFS）、氫氣程序升溫還原（H2-TPR）和NH3程序升溫脫附（NH3-TPD）等表征技術(shù)對(duì)釩錳復(fù)合氧化物進(jìn)行了表征。表征結(jié)果說明，釩錳復(fù)合氧化物由Mn2V2O7和Mn2O3兩相組成，但兩相間沒有新的配位結(jié)構(gòu)形成；復(fù)合體系隨著釩含量的增加，氧化還原能力降低，但兩相在還原過程中存在相互作

3、用；釩的添加并沒有明顯改變復(fù)合體系的酸性位含量。脫硝性能測試和動(dòng)力學(xué)反應(yīng)速率測試說明釩錳復(fù)合體系脫硝性能比純物質(zhì)高。NO氧化和NH3氧化實(shí)驗(yàn)說明釩錳復(fù)合體系具有較強(qiáng)的氧化能力，且隨著釩添加量的增加而減弱， NH3的過氧化是催化劑在NH3-SCR反應(yīng)過程中N2選擇性較低的原因之一。
　　通過NH3吸附及升溫脫附原位紅外光譜，確定Mn2O3只有Lewis酸位而無Br?nsted酸位，低溫NH3-SCR主要發(fā)生在催化劑在Lewis酸位上

4、；預(yù)先吸附NO+O2后通入NH3和預(yù)先吸附NH3后通入NO+O2的原位紅外，確定釩錳復(fù)合體系在低溫下遵循Eley-Rideal反應(yīng)機(jī)理。NH3活化成NH2是反應(yīng)的控制步驟，而NH2NO是反應(yīng)的主要中間物種。根據(jù)表征和性能測試結(jié)果，提出了NH2溢流反應(yīng)機(jī)理。對(duì)于復(fù)合體系，Mn2O3可以將吸附的NH3活化成NH2，然后溢流到活化NH3能力較弱的Mn2V2O7上，一方面降低NH2過氧化的量，提高了整體的N2選擇性，另一方面增強(qiáng)整體的NOx轉(zhuǎn)化