收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

铈改性钛基纳米管的脱硝活性及抗碱/碱土金属中毒性能研究

陈雄波  
【摘要】:氮氧化物是烟气中的主要污染物之一,选择性催化还原法是国内外首选的脱硝技术。目前广泛使用的钒基催化剂具有有毒、易发生碱/碱土金属中毒的缺陷。基于此,本文系统研究了具有优异脱硝活性、选择性和抗碱/碱土金属中毒性能的新型铈改性钛基纳米管脱硝催化剂,为改进脱硝催化剂和解决催化剂中毒问题作出积极有益的探索。 首先,本文研究了铈添加量、焙烧温度和钛基纳米管的pH值对催化剂结构和脱硝活性的影响,获得了具有优异脱硝活性和选择性的钛基纳米管催化剂制备工艺。通过优化工艺制得的催化剂在270-500℃的反应温度区间内脱硝效率维持在96%以上,300-450℃时脱硝效率更是接近100%。 在优化制备工艺的基础上,本文对铈钛催化剂的构效关系进行了深入探讨,发现氧化铈负载在不同形貌的钛载体材料上之后,其物理化学特性和催化特性有所不同,三价铈和氧空位的生成对其催化活性具有决定性影响。氧化铈负载在钛基纳米管上具有特别突出的脱硝活性,这不仅与钛基纳米管较大的比表面积相关,还与其特殊的纳米管道结构有关。钛基纳米管的管道约束了氧化铈的生长,对氧化铈的氧化还原特性具有一定的调变作用,且钛基纳米管对氨气有独特的吸附能力,有利于SCR脱硝反应的进行。 随后,本文考察了铈钛纳米颗粒催化剂因碱/碱土金属导致的严重失活现象,发现其失活的主因不是酸性位的破坏,而是活性氧化铈形态的变化。加入Na+或Ca2+后,在熔盐熔化作用下,无定形的氧化铈转化为结晶态的氧化铈,Ce3+和氧空位急剧减少,氧化铈还原速率减慢,氧化铈的氧化还原循环受阻,因此失活。 与铈钛纳米颗粒催化剂不同的是,本文开发的铈改性钛基纳米管表现出优异的抗钠中毒性能,干混法添加Na/Ce摩尔比为1的Na之后,催化剂在350℃时仍能维持90%的脱硝活性,浸渍法负载Na+之后,在350℃左右仍能维持超过80%的脱硝活性。其抗中毒性能源于钛基纳米管对活性氧化铈的保护作用:钛基纳米管的管壁将固体金属毒物隔绝在管壁外,从而保护了管道内的活性氧化铈,使得管道内的氧化铈免遭毒害;同时,质子化的钛基纳米管具有较强的离子交换能力,可以将碱/碱土金属离子通过离子交换固定在管壁层间,阻止他们毒害活性氧化铈。 最后,本文针对“壳保护”抗中毒机理进行了拓展研究,发现管状结构的完好程度和钛基纳米管的离子交换能力是有效保护氧化铈的关键影响因素。一旦管状结构被破坏,钛基纳米管对氧化铈的双重保护作用将消失,氧化铈将迅速失活;乙醇浸泡处理可以增加钛基纳米管层间的OH基团数量,使得可供离子交换的质子增多,捕获碱/碱土金属离子的能力也相应增强,最终有效提高催化剂对碱/碱土金属的抗性。分别添加了与Ce的摩尔比为1的Na+、K+、Ca2+后,反应温度350℃时的脱硝效率仍可分别维持在97%、88%和95%。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 云中客;自组装的纳米管网络[J];物理;2002年12期
2 赵国宏,李伟,王仲来,汪汉卿,杨建军,陈立仁;纳米管钛酸多孔层石英毛细管色谱柱的制备及热处理对色谱保留性能影响研究[J];分析化学;2004年03期
3 张强,黄荣彬,刘朝阳,郑兰荪;硫化钼纳米管的激光真空溅射产生[J];高等学校化学学报;1995年10期
4 明太;建造“天梯”的材料——纳米管[J];知识就是力量;1997年05期
5 于丽萍;“超级纤维”——碳纳米管[J];广西化纤通讯;2001年02期
6 张青红,高濂,郑珊,孙静;制备均一形貌的长二氧化钛纳米管[J];化学学报;2002年08期
7 张弜,吕春菊,李宗全;氧化物辅助生长法合成氮化硼纳米管(英文)[J];化学物理学报;2005年01期
8 尹衍升,卢瑶,陈守刚;水热法制备氧化锆纳米管的影响因素及形成机理[J];现代化工;2005年05期
9 徐大鹏,徐正;CdS纳米管有序阵列的制备和表征[J];无机化学学报;2002年09期
10 张春芬,沈兴海,高宏成;稳态荧光及各向异性方法研究环糊精纳米管的生成[J];光谱学与光谱分析;2003年02期
11 赖跃坤,孙岚,左娟,林昌健;氧化钛纳米管阵列制备及形成机理[J];物理化学学报;2004年09期
12 郝宗山,赵玉亭,何涛,陈代荣;纳米管Ni_3(NO_3)_2(OH)_4的热分解动力学研究[J];山东师范大学学报(自然科学版);2004年04期
13 陈文,麦立强,徐庆,彭俊锋,朱泉峣,余华;氧化钒纳米管的自组装合成机理[J];无机材料学报;2005年01期
14 ;一种独立的聚合物纳米管及其制备方法和应用[J];现代化工;2011年S1期
15 Rodney Myrvaagnes ,王正华;碳纳米管可能成为Moore定律得以延续的救世主[J];今日电子;2001年09期
16 ;新闻荟萃[J];化工进展;2003年12期
17 梁颖晶,黄小清,辛浩,韩强;轴压作用下双层碳纳米管屈曲问题的理论分析[J];暨南大学学报;2005年01期
18 李玮瑒,蔡锋石,苟兴龙,高峰陈军;Ni(OH)2纳米管的制备、表征及电化学性能[J];化学学报;2005年05期
19 王克,张敏,金振声,张顺利,杨建军,张治军;负载金的纳米管钛酸光催化氧化一氧化碳[J];催化学报;2005年04期
20 ;我国成功制备出γ-Fe_2O_3磁性纳米管[J];材料导报;2008年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张云怀;肖鹏;卢露;;二氧化钛纳米管的合成及其表征[A];重庆市化学化工学会2009学术年会论文集[C];2009年
2 张刚;顾秉林;;GaN纳米管材料电学性质的预测与设计[A];2000年材料科学与工程新进展(下)——2000年中国材料研讨会论文集[C];2000年
3 李俊荣;张中太;唐子龙;;钛氧化物纳米管的表征[A];中国硅酸盐学会2003年学术年会论文摘要集[C];2003年
4 郭志新;秦玉军;郑东红;汪长春;;可溶性碳纳米管的大规模制备[A];中国化学会第二届隐身功能材料学术研讨会论文集[C];2004年
5 何运兵;纪红兵;;TiO_2纳米管负载铂催化剂催化完全氧化甲醛[A];低碳技术与材料产业发展研讨会论文集[C];2010年
6 王鹭;韩杰;郭荣;;导电聚合物纳米纤维合成纳米管及其在药物控制释放上的应用[A];中国化学会第十三届胶体与界面化学会议论文摘要集[C];2011年
7 李光霞;吴捷;张道斌;张晖;;TiO_2纳米管对盐酸四环素的吸附研究[A];第六届全国环境化学大会暨环境科学仪器与分析仪器展览会摘要集[C];2011年
8 曹艳霞;张国栋;严欣兵;王万杰;王经武;;聚环氧乙烷/埃洛石纳米管复合材料的制备与性能表征[A];中国化学会第28届学术年会第18分会场摘要集[C];2012年
9 李静玲;陈文哲;黄世震;;银掺杂TiO_2纳米管制备与性能研究[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
10 姚平平;汪海风;陈鹏磊;占肖卫;况勋;朱道本;刘鸣华;;含氟蒽衍生物在气/液界面的组装:从非手性分子到手性纳米管[A];中国化学会第十二届胶体与界面化学会议论文摘要集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈雄波;铈改性钛基纳米管的脱硝活性及抗碱/碱土金属中毒性能研究[D];浙江大学;2012年
2 赵景祥;一维纳米管功能化的理论研究[D];吉林大学;2009年
3 徐彦;准一维金属、铁氧体的制备和磁性[D];兰州大学;2009年
4 崔春华;多元金属纳米结构燃料电池催化剂的设计与制备[D];中国科学技术大学;2011年
5 郝少刚;若干低维结构和器件的第一原理研究与设计[D];清华大学;2006年
6 顾晓;金团簇,纳米管与杯芳烃分子晶体的理论研究[D];复旦大学;2007年
7 邹强;金属氧化物一维纳米材料制备与性能研究[D];天津大学;2007年
8 李兴华;低维纳米复合材料结构物性及ZnO:N中Zn-N定域结构和热稳定性研究[D];东北师范大学;2010年
9 刘卉春;碳纳米管基载体的药物输运相关性质研究[D];山东大学;2010年
10 邹学军;TiO_2基纳米材料制备及光催化降解气相甲苯的研究[D];大连理工大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 周思瑶;TiO_2基纳米管吸附—光催化氧化脱除燃煤烟气中单质汞的研究[D];浙江大学;2011年
2 郭亮;稀土氧化物纳米管、线的制备及表征[D];北京化工大学;2004年
3 靳玉伟;用量子力学第一性原理计算方法研究纳米材料[D];华北电力大学(北京);2010年
4 熊添;以高核钼簇多金属氧酸盐构筑复合材料及应用研究[D];北京化工大学;2010年
5 张全忠;包含平面四配位碳纳米材料的第一性原理研究[D];陕西师范大学;2010年
6 刘阳;WO_3/TiO_2复合纳米光催化材料制备及其光催化性能研究[D];浙江理工大学;2010年
7 曹丹花;埃洛石的接枝改性及MTO的负载化研究[D];郑州大学;2010年
8 余华;多孔阳极氧化铝模板与V_2O_5纳米管组装体系的研究[D];武汉理工大学;2005年
9 余愿;水热法一维功能纳米材料的生长、结构和物性研究[D];太原理工大学;2003年
10 丁佩;碳氮纳米管的制备、表征及场致电子发射特性研究[D];郑州大学;2003年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;以色列制备纳米管[N];中国高新技术产业导报;2004年
2 记者李晓岩;直接构筑C60纳米管首获成功[N];中国化工报;2003年
3 田学科;制备纳米管随心所欲[N];科技日报;2004年
4 ;日本制成双层纳米管[N];中国高新技术产业导报;2003年
5 记者 吴仲国;日研制成功金纳米管[N];科技日报;2000年
6 记者董映璧;俄首次制成两种原子的纳米管[N];科技日报;2002年
7 记者 常丽君;新纳米管传感器能检测到单个爆炸物分子[N];科技日报;2011年
8 乌 兰;纳米管高强度陶瓷[N];大众科技报;2003年
9 东方赢;纳米管理时代[N];中国经营报;2001年
10 田学科;以发明制备纳米管新方法[N];科技日报;2004年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978