钒基脱硝催化剂各组分作用

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是工业上普遍使用的

-SCR催化剂,其工作温度一般在~℃,NOx转化率可达90%以上,更重要的是

在该温度区间对其活性影响很小。其中各活性成分的主要作用如下。

—钒是其中最主要的活性组分,表面呈酸性,容易将碱性的氨捕捉到催化剂表面进行反应,其特定的氧化优势利于将氨和NOx转化为

和水,适用于富氧环境,在~℃时保持较高活性。然而,

在催化还原NOx的同时也能将

氧化成SO,并且过量的

。会使催化剂表面生成

。因此,钒的担载量不能过大,质量分数通常不超过1%。

——具有锐钛矿结构的

作为载体有很多优势。首先,钒的氧化物在

的表面具有很好的分散度,因此以锐钛矿

为载体负载钒的催化剂可获得较高的活性。钒在钛基表面主要有孤立的钒活性位中心和聚集态两种状态。其次,

氧化生成的

可能与催化剂载体发生反应,生成硫酸盐,但在

作为载体的条件下,其反应较弱并且可逆;此外,在

表面生成的硫酸盐要比在其他氧化物,如

表面生成的稳定性要差。因此,在工业应用过程中不会使砖酿速装化剂的表面活性位,同时这部分少量的硫执场会增强反应的活性。

——一般SCR催化剂中

的含量很高,大约能够占到10%(质最分说)、其主要作用是增加催化剂的活性和热稳定性。

增强SCR反应中钒氧化物活性的机理目前还不是很清楚,一些学者认为其增加了Bronsted酸性,从而增强了反应的活性;也有学者认为SCR反应需要两个活性位,

提供了分外一个活性位。因为

/

(锐钛矿)本身是一个很不稳定的系统,是一种亚稳定的

的同分异构体,它在任何温度和压力条件下都有形成稳定的金红石结构的趋势,而

的加人能够阻碍这种变化的发生;另外,

的加入能和

竞争

表面的碱性位并代替它,从而限制催化剂硫酸盐化。

——在SCR反应中,加入

能提高催化剂的活性;而另外一个特殊的作用是防止烟气中的As导致催化剂中毒,但是

防治As中毒的机理目前还不是很清楚。

其他添加剂——在工程实际应用的蜂窝状催化剂中,加入了一些硅基的颗粒以提高催化剂的机械强度,在这些颗粒中通常含有一些碱性的阳离子(CaO、MgO、BaO、N

),这对催化剂来说是一种毒性物质,这也就是实际请况下催化剂活性有所下降的主要原因。另外,在商业化催化剂制造过程中还会加入许多其他添加剂和助剂。



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