掺Nb改性促进Mn-Cu/BCN催化剂低温SCR脱硝性能的机制研究
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燃料化学学报
- 网络首发时间:2024-09-06 10:35:03
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作者
季科 钟金钦 刘冰冰 郭健翔
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单位
山西大同大学建筑与测绘工程学院青岛理工大学环境与市政工程学院
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摘要
氨法选择性催化还原(NH3-SCR)脱硝技术是目前应用最为广泛的脱除NOx技术,技术核心是开发出具有廉价、高效、抗中毒性能强的催化剂。本研究针对现有商用催化剂处理低温烟气脱硝性能差、反应温窗窄、抗中毒性能差等问题,利用微波辅助浸渍法通过掺Nb改性制备了具有良好低温催化活性的Mn7-Cu3-Nbx/BCN催化剂。NH3-SCR测试结果表明,掺Nb量为0.05%的Mn7-Cu3-Nb0.05/BCN催化剂表现出了最佳的SCR催化活性,该催化剂在150-275℃温区范围内具有不低于94%的NO转化率,且N2选择性也得到提升。抗水抗硫中毒实验结果表明,掺Nb改性催化剂Mn7-Cu3-Nb0.05/BCN同样具有较好的抗中毒性能,在通入100 ppm SO2和5%H2O 14.75 h后,其NO转化率仍能稳定维持在75%以上。结合SEM、XRD、XPS、NH3-TPD、NO-TPD以及原位红外漫反射(in-situ DRIFT)等多种表征手段详细探究了掺Nb改性对于Mn7-Cu3/BCN催化剂低温SCR脱硝性能的增强机制。结果表明,掺Nb改性能够有效抑制Mn7-Cu3/BCN催化剂表面上CuO和Cu物种的结晶,进一步促进了活性组分的均匀分散。同时,Nb的掺杂有效提升了Mn4+和Oα物种浓度,促使更多的NO被氧化为NO2,促进了“Fast-SCR”反应进程。此外,掺Nb改性能够促进NH3和NO的吸附与活化,促使更多的-NH2、硝酸盐等有益中间体加速形成,进而有效提升了SCR脱硝反应的整体反应速率。本研究为深入理解掺Nb改性的影响机制提供了重要的科学依据,并为低温烟气脱硝技术的发展提供了有益的探索和参考。
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关键词
低温脱硝氨法选择性催化还原Mn-Cu/BCN催化剂掺Nb改性
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引用格式
季科,钟金钦,刘冰冰,等.掺Nb改性促进Mn-Cu/BCN催化剂低温SCR脱硝性能的机制研究[J/OL].燃料化学学报(中英文),1-17[2024-09-06].http://kns.cnki.net/kcms/detail/14.1410.tq.20240904.0929.003.html.