CO2对铁基催化剂脱硝性能和反应机理的影响研究

作     者：乔玉洁 

作者单位：大连理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王辉

授予年度：2022年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 081705[工学-工业催化] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：NH3-SCR 原位反应 吸附行为 CO2 铁基催化剂 

摘      要：NH-SCR技术是目前最为成熟、应用最为广泛的脱硝技术,已经广泛应用于大型燃煤电厂这样的固定源烟气处理脱硝和柴油机这样的移动源尾气脱硝。在实际对废气进行脱硝处理时,由于废气组分复杂(NO、SO、CO、碱金属、碱土金属、重金属),SCR催化剂极易失活。CO这一组分在废气中的占比高达5%-10%,且该组分对催化剂的影响在NH-SCR领域的关注较少,具体影响机制尚不明晰,所以有必要研究CO对NH-SCR催化反应的影响。本论文选用具有优异的中高温脱硝性能、有望实际应用的铁基催化剂作为研究对象。进行了CO对铁基催化剂脱硝性能和反应机理的影响研究。取得的主要研究成果如下:(1)对于FeO催化剂,CO的加入明显抑制了催化剂在300℃以下的NH-SCR性能。原位红外和程序升温脱附实验结果表明,CO可以在催化剂表面被吸附活化成稳定的碳酸盐物质;碳酸盐物质作为新的Lewis酸性位点和Br?nsted酸性位点可以促进催化剂对NH的吸附;但同时由于CO和NO物种之间的竞争吸附,抑制了催化剂表面NO物种(NO、硝酸盐物种)的吸附;CO存在时,参与NH-SCR反应的NO吸附物种的反应性也被抑制。因此,CO的存在导致FeO催化剂NH-SCR性能变差。(2)对于FeW复合氧化物催化剂,CO对其NO转化率的影响较小,但阻碍了其N选择性,催化剂表面NO的形成变多。通过原位手段进行研究发现,CO的存在影响了催化剂表面NH/NO的吸附和活化过程,进而导致催化剂的NH-SCR反应路径发生改变。CO吸附在催化剂表面形成碳酸盐物种后,与催化剂表面的金属离子间产生电子相互作用,导致电子发生迁移,进而催化剂的亲电性增强,催化剂表面更易形成硝酸盐物种;同时,碳酸盐物种在催化剂表面作为新的Br?nsted酸性位点,促进了NH的吸附;催化剂表面吸附的NO物种和NO物种分别遵循E-R机理和L-H机理与ad-NH物种发生反应。因此,研究提出了CO存在时FeW复合氧化物催化剂表面遵循的新的NH-SCR反应机理。