改性燒結金屬纖維催化烴類選擇還原NOx

《改性燒結金屬纖維催化烴類選擇還原NOx》是依託西安交通大學，由潘華擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：改性燒結金屬纖維催化烴類選擇還原NOx
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：潘華
• 依託單位：西安交通大學

中文摘要

烴類選擇催化還原NOx是富氧條件下消除貧燃尾氣中氮氧化物污染的有效途徑，但催化劑易燒結和積碳失活限制了該技術的套用。針對催化劑燒結和積碳失活的難題，本申請提出改性燒結金屬纖維（SMF）催化烴類選擇還原NOx的新方法，其關鍵科學問題是改性SMF的構-效關係和低溫電漿強化烴類催化還原NOx的機理。通過溶膠-凝膠法、共沉澱和水熱法等設計改性SMF催化劑；通過TG/DSC、TGA和XPS等技術研究改性SMF催化烴類選擇還原NOx過程中的燒結和積碳行為，揭示改性SMF的構-效關係；通過低溫電漿強化改性SMF催化烴類還原NOx過程，探討強化烴類催化還原NOx的機理，建立改性SMF催化烴類還原NOx的動力學模型，為機動車尾氣、工業鍋爐及其它空氣污染的治理提供重要的科學和理論依據。

結題摘要

烴類選擇催化還原NOx是消除貧燃尾氣中NOx污染的有效途徑。針對該體系中催化劑易燒結、積碳失活和SO2中毒等的缺陷，本研究提出改性燒結金屬纖維（SMF）催化烴類選擇還原NOx，並在三方面得到了一些研究成果:①改性SMF催化劑的設計及其催化烴類選擇還原NOx的構-效關係。3Ni-1Fe/H-BEA/SMF 催化劑顯示出良好的低溫催化活性；Fe和Ni的共存，提高了催化劑活性組分的分散度，從而提高了催化劑的活性；活性位Fe在C3H8-SCR中 Fe3+→Fe2+ 的轉化是催化劑具有較強抗硫耐水性的原因。採用浸漬法製備了Fe/zeolites (BEA, MOR, FER and ZSM-5)/SMF催化劑，在低溫條件下（200-300℃），NOx的轉化率和吸附容量Fe/MOR＞Fe/FER ＞ Fe/ZSM-5 ＞Fe/BEA，催化劑的比表面積和孔容與催化劑的活性無明顯的相關性。Fe2O3物相存在於Fe/MOR、Fe/FER和Fe/ZSM-5催化劑中，且Fe2O3的含量大小為Fe/MOR＞Fe/FER ≈ Fe/ZSM-5, 而在Fe/BEA中FeO是主要活性位。②低溫電漿強化改性SMF催化烴類還原NOx的工藝參數。低溫電漿顯著提高了催化劑在低溫時的活性。其中Co/BEA/SMF催化劑的T50（當NOx的轉化率達到50%時的溫度）從400℃降至350℃；低溫電漿提高產物中CO2/CO的比例。NOx轉化率隨著輸入電壓和還原劑丙烷含量的增加而增大，這是由於輸入電壓和還原劑丙烷含量的增加導致電漿反應器中NO2含量的增加，從而提高了催化活性；低溫電漿提高了改性SMF催化劑的抗硫性，還原劑烴類可抑制SO2的氧化和提高NOx的轉化率。低溫電漿強化改性SMF催化烴類還原NOx系統適合低於200ppmSO2的機動車尾氣和工業尾氣。③低溫電漿強化改性SMF催化烴類選擇還原NOx過程的機理。對比HC-SCR，電漿強化催化系統中的低溫電漿階段，增強了低溫時NO2的生成、烴類氧化及RNOx和HxCyOz生成路徑，加強了低溫時烴類催化還原NOx能力。本項目的研究成果為機動車尾氣、工業鍋爐及其它空氣污染的治理提供重要的科學和理論依據。