以复合氧化物为载体的脱硝催化剂制备研究(附件)【字数：10525】
Study on the preparation of the catalyst for the removal of NOx from the composite oxide as the carrier摘 要Study on the preparation of the catalyst for the removal of NOx from the composite oxide as the carrier摘 要氮氧化合物作为空中气的主要污染物之一，是造成光化学烟雾等污染问题的重要原因。选择性催化还原反应是脱除氮氧化合物的最常用方法，也是目前最成熟，经济的氮氧化合物的脱除方式。目前最常用的SCR脱硝催化剂为钒钛系SCR脱硝催化剂，但是这类SCR催化剂存在活性范围小、容易被烟气中的SO2造成中毒，使催化剂的性能下降，减少催化剂的寿命，所以开发一种新型的高效环境友好型催化剂受到广泛关注。催化剂载体是SCR催化剂的重要组成部分，因此载体的性能将对催化剂的性能和寿命有很重要的影响。目前常用的催化剂多为单一金属氧化物载体，但单一金属氧化物载体在提高催化剂性能的同时，自身也有各种各样的缺陷，在最近的研究中发现多元复合载体可以在提高催化剂性能的同时，弥补单一金属氧化物的缺陷，因此多元复合氧化物作为催化剂载体的研究就变得很有意义。活性成分是SCR脱硝催化剂的另一重要组成部分，活性成分可以直接影响催化剂的脱硝效率，也会影响催化剂的抗毒性等性能，因此研究负载在多元复合载体的活性成分对催化剂性能的影响也很重要。本文通过机械混合法制备催化剂载体，浸渍法将活性物质负载在载体上。本文中的载体有不同质量比的氧化铝和氧化钛组成，活性成分为氧化铈和氧化钒。采用XRD等手段对催化剂进行表征，了解催化剂的性能。通过对不同质量比的载体、活性物质的性能对比，探索多元复合载体催化剂最佳的载体质量比，活性组分负载量。关键词复合氧化物载体；SCR；CeO2；V2O5
目录
第一章 绪论 1
1.1研究背景 1
1.1.1 NOX的产生与危害 1
1.1.2我国NOX的污染现状 1
1.2 SCR脱硝技术 2
1.2.1脱硝技术 2
1.2.2 SCR脱硝原理 3
1.3 SCR脱 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
硝催化剂 3
1.3.1中高温SCR脱硝催化剂 4
1.3.2低温SCR催化剂 6
1.4 复合氧化物载体 7
1.5 催化剂的制备方法 8
1.5.1催化剂载体的制备方法 8
1.5.2活性成分的负载方法 8
1.6 课题研究目的意义及内容 9
1.6.1 课题的研究目的及意义 9
1.6.2 课题的研究内容 9
第二章 实验材料与方法 10
2.1试验药剂和实验仪器 10
2.1.1实验试剂 10
2.1.2 实验设备 10
2.2催化剂的制备 11
2.2.1催化剂载体的制备 11
2.2.2催化剂的制备 11
2.3催化剂的表征 12
2.3.1扫描电子显微镜（SEM） 12
2.3.2晶体形态分析（XRD） 12
2.4催化剂活性评价 13
第三章 实验结果分析 15
3.1不同成分的载体表征 15
3.1.1载体物相分析 15
3.1.2载体表面形貌分析 15
3.2氧化钒的负载量对催化剂性能影响 16
3.2.1催化剂物相分析 16
3.2.2催化剂表面形貌分析 16
3.2.3催化剂脱硝效率检测 17
3.3氧化铈的负载量对催化剂性能的影响 18
3.3.1催化剂物相分析 18
3.3.2催化剂扫描电镜分析 18
3.3.3催化剂脱硝效率检测 19
结论 21
致谢 22
参考文献 23
第一章 绪论
1.1研究背景
1.1.1 NOX的产生与危害
氮氧化合物指的是由氮、氧组成化合物。常见的氮氧化合物包括一氧化氮、二氧化氮、笑气等，空气污染物中的氮氧化合物通常指的是一氧化氮和二氧化氮。
天然生成和人类的各种活动是产生氮氧化物的两种主要方式。微生物的分解活动、火山喷发、雷电等过程都属于自然生成；与自然生成的排放相比，人类活动的产生的氮氧化合物的是空气污染物产生的主要影响因素，例如化石燃料的燃烧过程、硝酸、等人类活动都会产生氮氧化合物污染物，其中化石燃料地燃烧是人类活动产生氮氧化合物污染物的主要来源。
无论对于发达国家还是发展中国家污染都是非常重要的环境问题，环境污染问题一直威胁着全世界的人们的健康，影响人们的生存环境。就全世界而言，温室效应（主要温室气体包括二氧化碳、氧化二氮等）、酸沉降（主要影响气体是二氧化硫和氮氧化合物）、臭氧层破坏（主要影响气体为氟氯烃和氮氧化合物）。是当今世界面临的三大环境问题，而三大环境问题都与氮氧化合物有着密不可分的关系。因此，氮氧化合物对环境的影响巨大，它既是产生硝酸型酸雨的主要原因，也会形成光化学烟雾和破坏臭氧层，对人体、生态和社会经济的影响很大。NO是一种无色无臭的气体，它很容易与人体血液中的红色素结合，造成血液缺氧，从而导致人体的中枢神经麻痹，此外，它还会对人体的心脏、肾脏、肝脏和血液组织造成严重的损害。
1.1.2我国NOX的污染现状
在我国的能源构造中，煤是其中最重要的物质，但是煤的燃烧过程中会排放出大量的大气污染物，这是影响我国大气环境质量的主要因素[1]。我国在十一五计划中以将SO2列为大气质量的控制指标，十二五计划中又把氮氧化合物增加至大气质量的控制指标中，十三五计划再次将我国的环境治理要求提高。目前我国二氧化硫污染控制控制程度已经呈现逐年下降的趋势，但是我国的氮氧化合物污染现状不容忽视，我国的氮氧化合物排放量一直在持续增加，其排放量主要来自火力发电站和交通部门。在我国“十一五规划”期间，火力发电厂由于化石燃料的燃烧产生的燃烧尾气占氮氧化合物总排放总量的38%左右，机动车尾气产生的氮氧化合物占25%[2]，约总计占总排放量的2/3。我国的国民经济在未来一段时间内将持续发展，城市化进程加快，我国氮氧化合物生成量在将来一段时间内继续增长，如果不采取一定的防预与治理措施，我国的氮氧化合物排放量将在20世纪20年代达到3000万吨，这相当于美国、英国、德国等国家在2000年时的氮氧化合物产生水平。
1.2 SCR脱硝技术
1.2.1脱硝技术
发达国家对氮氧化物的控制研究开始于上世纪50年代，此时二氧化硫已经得到基本控制，所以脱硝技术不如脱硫技术成熟，一直到1980年左右低氮燃烧技术的研究才发展到顶峰时期。电厂的氮氧化合物防治手段分为燃烧前、燃烧中和燃烧后脱硝三类，其中燃烧前脱硝主要是利用技术手段降低燃料中的氮含量，由于该技术处理成本高，而且电厂排放的氮氧化合物有相当一部分来自热力型氮氧化合物（即来自于空气中N2的氧化），所以燃烧前脱硝目前研究相对其它脱硝方式来说较少，同时也很难应用于实际生产生活中，现在在使用的氮氧化合物的脱除技术主要是燃烧中脱硝和燃烧后脱硝。
目录
第一章 绪论 1
1.1研究背景 1
1.1.1 NOX的产生与危害 1
1.1.2我国NOX的污染现状 1
1.2 SCR脱硝技术 2
1.2.1脱硝技术 2
1.2.2 SCR脱硝原理 3
1.3 SCR脱 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
硝催化剂 3
1.3.1中高温SCR脱硝催化剂 4
1.3.2低温SCR催化剂 6
1.4 复合氧化物载体 7
1.5 催化剂的制备方法 8
1.5.1催化剂载体的制备方法 8
1.5.2活性成分的负载方法 8
1.6 课题研究目的意义及内容 9
1.6.1 课题的研究目的及意义 9
1.6.2 课题的研究内容 9
第二章 实验材料与方法 10
2.1试验药剂和实验仪器 10
2.1.1实验试剂 10
2.1.2 实验设备 10
2.2催化剂的制备 11
2.2.1催化剂载体的制备 11
2.2.2催化剂的制备 11
2.3催化剂的表征 12
2.3.1扫描电子显微镜（SEM） 12
2.3.2晶体形态分析（XRD） 12
2.4催化剂活性评价 13
第三章 实验结果分析 15
3.1不同成分的载体表征 15
3.1.1载体物相分析 15
3.1.2载体表面形貌分析 15
3.2氧化钒的负载量对催化剂性能影响 16
3.2.1催化剂物相分析 16
3.2.2催化剂表面形貌分析 16
3.2.3催化剂脱硝效率检测 17
3.3氧化铈的负载量对催化剂性能的影响 18
3.3.1催化剂物相分析 18
3.3.2催化剂扫描电镜分析 18
3.3.3催化剂脱硝效率检测 19
结论 21
致谢 22
参考文献 23
第一章 绪论
1.1研究背景
1.1.1 NOX的产生与危害
氮氧化合物指的是由氮、氧组成化合物。常见的氮氧化合物包括一氧化氮、二氧化氮、笑气等，空气污染物中的氮氧化合物通常指的是一氧化氮和二氧化氮。
天然生成和人类的各种活动是产生氮氧化物的两种主要方式。微生物的分解活动、火山喷发、雷电等过程都属于自然生成；与自然生成的排放相比，人类活动的产生的氮氧化合物的是空气污染物产生的主要影响因素，例如化石燃料的燃烧过程、硝酸、等人类活动都会产生氮氧化合物污染物，其中化石燃料地燃烧是人类活动产生氮氧化合物污染物的主要来源。
无论对于发达国家还是发展中国家污染都是非常重要的环境问题，环境污染问题一直威胁着全世界的人们的健康，影响人们的生存环境。就全世界而言，温室效应（主要温室气体包括二氧化碳、氧化二氮等）、酸沉降（主要影响气体是二氧化硫和氮氧化合物）、臭氧层破坏（主要影响气体为氟氯烃和氮氧化合物）。是当今世界面临的三大环境问题，而三大环境问题都与氮氧化合物有着密不可分的关系。因此，氮氧化合物对环境的影响巨大，它既是产生硝酸型酸雨的主要原因，也会形成光化学烟雾和破坏臭氧层，对人体、生态和社会经济的影响很大。NO是一种无色无臭的气体，它很容易与人体血液中的红色素结合，造成血液缺氧，从而导致人体的中枢神经麻痹，此外，它还会对人体的心脏、肾脏、肝脏和血液组织造成严重的损害。
1.1.2我国NOX的污染现状
在我国的能源构造中，煤是其中最重要的物质，但是煤的燃烧过程中会排放出大量的大气污染物，这是影响我国大气环境质量的主要因素[1]。我国在十一五计划中以将SO2列为大气质量的控制指标，十二五计划中又把氮氧化合物增加至大气质量的控制指标中，十三五计划再次将我国的环境治理要求提高。目前我国二氧化硫污染控制控制程度已经呈现逐年下降的趋势，但是我国的氮氧化合物污染现状不容忽视，我国的氮氧化合物排放量一直在持续增加，其排放量主要来自火力发电站和交通部门。在我国“十一五规划”期间，火力发电厂由于化石燃料的燃烧产生的燃烧尾气占氮氧化合物总排放总量的38%左右，机动车尾气产生的氮氧化合物占25%[2]，约总计占总排放量的2/3。我国的国民经济在未来一段时间内将持续发展，城市化进程加快，我国氮氧化合物生成量在将来一段时间内继续增长，如果不采取一定的防预与治理措施，我国的氮氧化合物排放量将在20世纪20年代达到3000万吨，这相当于美国、英国、德国等国家在2000年时的氮氧化合物产生水平。
1.2 SCR脱硝技术
1.2.1脱硝技术
发达国家对氮氧化物的控制研究开始于上世纪50年代，此时二氧化硫已经得到基本控制，所以脱硝技术不如脱硫技术成熟，一直到1980年左右低氮燃烧技术的研究才发展到顶峰时期。电厂的氮氧化合物防治手段分为燃烧前、燃烧中和燃烧后脱硝三类，其中燃烧前脱硝主要是利用技术手段降低燃料中的氮含量，由于该技术处理成本高，而且电厂排放的氮氧化合物有相当一部分来自热力型氮氧化合物（即来自于空气中N2的氧化），所以燃烧前脱硝目前研究相对其它脱硝方式来说较少，同时也很难应用于实际生产生活中，现在在使用的氮氧化合物的脱除技术主要是燃烧中脱硝和燃烧后脱硝。
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