新型多孔磷酸锆的制备及其在催化脱硝的研究文献综述
2020-06-07 21:25:11
1.研究背景 氮氧化物是大气污染的主要成分之一,我国氮氧化物的排放量中70%来自于煤炭的直接燃烧[3],因此燃烧烟气中去除氮氧化物已成为世界范围的问题,即应对煤进行脱硝处理。
烟气脱硝分为选择性催化还原(SCR)、 选择性非催化还原(SNCR)和SCR/SNCR联用三种技术,其中SCR 是目前最成熟的[3],原理是利用还原剂(NH3, 尿素)在金属催化剂作用下,选择性地与NOx 反应生成N2和H2O,而不是被O2氧化[1]。
催化剂是SCR技术的核心部分,决定了SCR系统的脱硝效率和经济性,最初的催化剂是Pt-Rh和Pt等金属类催化剂,以氧化铝等整体式陶瓷做载体,具有活性较高和反应温度较低的特点,但价格昂贵;目前使用的催化剂大多以TiO2为载体,以V2O5或V2O5-WO3或V2O5-MoO3为活性成分。
钒钛催化剂虽已较成熟且在工业上应用广泛,但存在很多缺陷,例如活性温度较高造成能源的浪费,而且钒具有毒性,所以催化剂的低温活性和抗毒能力均有待提高[1]。
介孔材料是指孔径为2 ~ 50 nm的新型纳米材料,有序介孔材料由于其具有比表面积大、孔道大小均匀、孔径可调且孔道结构规整有序等特点,因而在功能材料、工业催化、吸附和分离等领域表现出重要的应用价值和潜在的应用前景[2]。
磷酸锆类材料是近年逐步发展起来的一类多功能材料,既有离子交换树脂一样的离子交换性能,又有沸石一样的择形吸附和催化性能,同时又有较高的热稳定性和较好的耐酸碱性,这类材料以其独特的插入和担载性能而呈现广阔的发展前景,使得这类介孔材料的研究成为国内外的研究热点。
介孔磷酸锆是一种新型多功能介孔材料,结构上可分为α-介孔磷酸锆和γ-介孔磷酸锆,由于α-介孔磷酸锆具有良好的催化和插层性能,因此可作为新型SCR催化剂的候选物,具有可观的发展前景。
2.研究现状 介孔磷酸盐制备方法目前应用较多的是回流法、氢氧酸直接沉淀法、模板法、水热晶化及溶剂热合成法等[4]。
通过X射线粉末衍射、拉曼光谱、紫外可见漫反射光谱、BET比表面积和孔结构、程序升温还原、程序升温脱附等方法来表征催化剂,并通过实验计算NOx的转化率以及N2的选择性[15]。
以下是制备方法。
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