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氮掺杂TiO2的低温SCR脱硝催化剂的研究

2015-12-18 13:50来源:水泥商情网作者:周昊关键词:脱硝催化剂低温脱硝低温SCR脱硝催化剂收藏点赞

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2.1.2不同煅烧温度对脱硝率的影响

本实验选用不同锻烧温度(400℃、500℃、600℃)的掺氮TiO2作为载体负载Mn、Cu、Ce以后的脱硝效率,在500℃下煅烧的催化剂催化效果比其他锻烧温度的催化剂催化效果更佳。

2.2氮掺杂状态

通过XPS表征研究N掺杂对催化剂表面元素性质的影响,本实验对掺氮催化剂(钛氮比1:3)和未掺杂催化剂进行XPS表征。其中掺氮催化剂的光电子能谱如图3所示。XPS测试表明,Ti2p1/2与Ti2p3/2的结合能分别为464.2、458.53eV,与未掺氮中Ti2p1/2与Ti2p3/2的结合能464.4、458.65eV相比结合能均向低场发生移动,这意味着Ti原子周围电子密度增加,Nls的结合能峰位于399.45ev处。根据研究可知,在397~400eV范围内出现的峰能表明N原子以Ti-N键的形式存在于TiO2中,所以N掺杂进入了TiO2晶格,而不是吸附在TiO2表面。

2.3催化剂的XRD分析

掺氮量对催化剂晶型的影响规律几乎一致。未掺氮的催化剂只有锐铁矿没有出现金红石,而掺氮催化剂中有少部分金红石的生成。掺氮样品的衍射峰强度比未掺氮样品的明显减弱,这进一步说明掺氮的过程,导致氮氧置换,引起晶格变化,从而降低了二氧化钛的结晶度。

钛氮比1:3(400℃)的催化剂呈锐钛矿相结构,结晶度不高,晶型较差;钛氮比1:3(500℃)的催化剂晶型较好,呈锐钛矿相并有少部分金红石生成;钛氮比1:3(600℃)的催化剂大部分呈金红石相。锻烧温度过低,不利于催化剂表面氧空位的形成。过高则容易导致催化剂烧结,同时会导致金红石大量生成。所以,载体在500℃下进行锻烧的催化剂活性最佳。

2.4催化剂的SEM分析

利用扫描电子显微镜(SEM)对掺氮前后的催化剂进行了微观形貌的观察和研究,掺氮(钛氮比为1:3)和未掺氮催化剂的SEM谱图,放大倍数为200倍,可看出,这两种催化剂结构均为块状,大小相似,这说明掺氮对催化剂的形貌特征没有影响。

3.结论

1.通过对掺氮催化剂进行活性测试,发现N的加入可以提高催化剂的低温SCR活性,当钛氮比为1:3时催化剂活性最好,在180℃下的脱硝效率可以达到99.71%。

2.由XPS的测试结果可知,样品成功实现了氮掺杂,N原子以Ti-N键的形式存在于TiO2中。

3.XRD测试表明,掺氮降低了TiO2的的结晶度,且掺氮催化剂中既存在锐钛矿相又有少部分金红石相的生成。

4.SEM结果表明掺氮对催化剂的形貌特征没有影响。经N掺杂处理后的催化剂,微观变化幅度很小。

原标题:氮掺杂TiO2的低温SCR脱硝催化剂的研究
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