《鐵礦石催化劑在磁場作用下的低溫SCR脫硝機理研究》是依託東南大學，由歸柯庭擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：鐵礦石催化劑在磁場作用下的低溫SCR脫硝機理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：歸柯庭
- 依託單位：東南大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
鐵礦石催化劑的低溫SCR脫硝可節約能源、降低成本、減輕二次污染，是SCR脫硝的發展方向。本項目將與磁流化床催化脫硝技術相結合，發揮鐵礦石催化劑與磁場的協同作用，用外加磁場強化鐵礦石催化劑對反應物的吸附、促進自由基和活化絡合物的生成，降低鐵礦石作催化劑的脫硝反應活化能和脫硝反應溫度，取得低溫SCR脫硝反應的高效率，並探索抑制鐵礦石催化劑失活的方法，提高鐵礦石催化劑的使用壽命。同時，搭建適合進行線上測量的原位實驗系統，對鐵礦石催化劑低溫SCR脫硝進行全過程線上測量，對自由基、活化絡合物等SCR脫硝反應中出現的中間產物進行實驗辨識，揭示鐵礦石催化劑的低溫SCR脫硝反應路徑，並運用量子化學、輸運理論等研究鐵礦石催化劑在磁場作用下的低溫SCR脫硝機理，使鐵礦石成為低溫、廉價、無毒、高效的脫硝催化劑，為鐵礦石催化劑在磁場作用下的低溫SCR脫硝的成功套用打下基礎。
結題摘要
鐵礦石催化劑的低溫SCR脫硝可節約能源、降低成本、減輕二次污染，是SCR脫硝的發展方向。本項目對鐵礦石低溫SCR脫硝催化劑及其在磁場作用下的特性開展研究。研究了納米γFe2O3、摻雜改性赤鐵礦、錳鐵礦、菱鐵礦等低溫SCR脫硝催化劑的製備和提高這些鐵基催化劑低溫SCR脫硝活性與抗硫性的方法以及磁場強化鐵基催化劑低溫SCR脫硝的機理。得到如下主要研究結果。 納米γFe2O3催化劑表面存在L酸位和B酸位，NH3主要吸附到L酸位形成吸附態的NH3，並有部分NH3吸附到B酸位生成NH4+；O2的存在促進L酸位上的NH3發生脫氫反應生成NH2，且促進NO在催化劑表面吸附，並將其氧化生成硝酸鹽和吸附態的NO2。 菱鐵礦催化劑具有發達的孔隙結構、較大的比表面積，具有多種L酸位，故在150~300℃內的脫硝效率高於95%。此外，其主要成分γFe2O3不易吸附亞硫酸鹽，故抗硫性能較佳。摻雜Ce之後比表面積更大，表面酸性更高，使其在30000h-1的高空速下，催化脫硝效率也大於90%，而且抗硫性更好。 由Ma550℃鐵礦石與Fe2O3的混合物構成的催化劑用作流化床床料時，在0.008T磁場下，在220℃脫硝效率超過92%。這是由於磁場抑制流化床中的“氣泡”，實現床層中良好的氣固接觸，促進氣態反應物與催化劑顆粒之間的熱質傳遞；同時，磁場影響Fe離子外層不飽和軌道d電子的自旋運動，使得Fe基催化劑在形成中間活化自由基過程中的電子轉移能力增強，強化活化過程。 圍繞上述研究在國內外核心刊物發表論文17篇，其中5篇被SCI收錄，13篇被EI收錄。參加國際學術會議作口頭報告4篇，參加全國性學術會議並做報告9篇。申請國家發明專利並獲公開5項。培養博士生4名，其中1人畢業並獲博士學位，培養碩士生10人，其中6人畢業並獲碩士學位。在本項目研究基礎上，開發出改性菱鐵礦低溫SCR脫硝催化劑並得到江蘇省環保廳資助開展改性菱鐵礦低溫SCR脫硝催化劑的工業套用研究，有望近期將此催化劑套用到工業爐窯的革新改造中，為我國的環保事業作貢獻。
