不同阳离子(NH4+,Na+,K+,Ca2+)溴化物对商用SCR催化剂化学中毒影响机制研究

常化振 史传宁 李明冠 张涛 王驰中 江莉龙 王秀云

引用本文: 常化振,  史传宁,  李明冠,  张涛,  王驰中,  江莉龙,  王秀云. 不同阳离子(NH4+,Na+,K+,Ca2+)溴化物对商用SCR催化剂化学中毒影响机制研究[J]. 催化学报, 2018, 39(4): 710-717. doi: 10.1016/S1872-2067(18)63011-6 shu
Citation:  Huazhen Chang,  Chuanning Shi,  Mingguan Li,  Tao Zhang,  Chizhong Wang,  Lilong Jiang,  Xiuyun Wang. The effect of cations (NH4+, Na+, K+, and Ca2+) on chemical deactivation of commercial SCR catalyst by bromides[J]. Chinese Journal of Catalysis, 2018, 39(4): 710-717. doi: 10.1016/S1872-2067(18)63011-6 shu

不同阳离子(NH4+,Na+,K+,Ca2+)溴化物对商用SCR催化剂化学中毒影响机制研究

  • 基金项目:

    国家重点研发计划(2016YFC0203900,2016YFC0203901);国家自然科学基金(51778619,21577173).

摘要: 燃煤飞灰中的碱金属和碱土金属对NH3-SCR催化剂的活性有显著的影响.近年来,研究者针对碱金属/碱土金属氧化物对SCR催化剂中毒作用开展了大量研究.另一方面,研究普遍认为,含溴化合物对提高SCR催化剂汞氧化性能具有明显促进作用.目前为止,针对碱金属/碱土金属溴化物对SCR催化剂影响的系统研究较少.我们课题组系统研究了不同阳离子的溴化物(NH4Br,NaBr,KBr和CaBr2)对商用V2O5-WO3/TiO2催化剂性能的影响.
与未中毒样品相比,KBr中毒后的催化剂(记为L-KBr)上NOx转化率明显下降,而NaBr和CaBr2中毒的催化剂(分别记为L-NaBr和L-CaBr)上的SCR活性也有一定程度的降低.另外L-NaBr,L-KBr和L-CaBr催化剂的N2选择性较差.XPS结果显示,KBr中毒后化学吸附氧(Oα)比例减小;同时,KBr中毒后还原性和表面酸度降低,这些可能是导致L-KBr催化剂的活性和N2选择性变差的主要原因.对于L-CaBr催化剂,中毒后化学吸附氧Oα比例有所增加,这与H2-TPR结果显示可还原性增强一致.O2-TPO结果显示,L-CaBr催化剂可氧化性降低,说明CaBr2中毒还是影响到催化剂表面的氧化还原循环.催化剂CaBr2中毒后表面被覆盖减少了反应活性位数量,但表面酸性的增强可能会抵消活性位点损失带来的负面影响.NH3氧化结果显示,NH3在L-CaBr催化剂表面发生过氧化反应,特别是高温下生成较多N2O,降低N2选择性,这可能是高温下L-CaBr催化剂SCR活性和N2选择性下降的重要原因.CO2-TPD结果表明,L-KBr和L-CaBr催化剂表面碱性强度增加,可能有助于增加NOx物种的吸附量.基于以上活性评价和表征分析结果,我们尝试建立了不同溴化物中毒的催化剂表面酸碱性、氧化还原和催化性能之间的关系.

English

    1. [1] J. H. Li, Y. Peng, H. Z. Chang, X. Li, J. C. Crittenden, J. M. Hao, Fron. Environ. Sci. Eng., 2016, 10, 413-427.

    2. [2] H. Z. Chang, J. H. Li, W. K. Su, Y. K. Shao, J. M. Hao, Chem. Commun., 2014, 50, 10031-10034.

    3. [3] L. Chen, J. H. Li, M. F. Ge, Chem. Eng. J., 2011, 170, 531-537.

    4. [4] L. Lisi, G. Lasorella, S. Malloggi, G. Russo, Appl. Catal. B, 2004, 50, 251-258.

    5. [5] Z. W. Huang, X. Gu, W. Wen, P. P. Hu, M. Makkee, H. Lin, F. Kapteijn, X. F. Tang, Angew. Chem. Int. Ed., 2013, 52, 660-664.

    6. [6] D. Nicosia, I. Czekaj, O. Kröcher, Appl. Catal. B, 2008, 77, 228-236.

    7. [7] Y. Peng, J. H. Li, W. B. Shi, J. Y. Xu, J. M. Hao, Environ. Sci. Technol., 2012, 46, 12623-12629.

    8. [8] Y. Peng, J. H. Li, X. Huang; X. Li;, W. K. Su, X. X. Sun, D. Wang, J. M. Hao, Environ. Sci. Technol., 2014, 48, 4515-4520.

    9. [9] X. Li, X. S. Li, R. T. Yang, J.S. Mo, J. H. Li, J. M. Hao, Mol. Catal., 2017, 434, 16-24.

    10. [10] D. Nicosia, M. Elsener, O. Kröcher, P. Jansohn, Top. Catal., 2007, 42-43, 333-336.

    11. [11] F. S. Tang, B. L. Xu, H. H. Shi, J. Qiu, Y. N. Fan, Appl. Catal. B, 2010, 94, 71-76.

    12. [12] J. Due-Hansen, S. Boghosian, A. Kustov, P. Fristrup, G. Tsilomelekis, K. Stahl, C. H. Christensen, R. Fehrmann, J. Catal., 2007, 251, 459-473.

    13. [13] X. S. Du, G. P. Yang, Y. R. Chen, J. Y. Ran, L. Zhang, Appl. Surf. Sci., 2017, 392, 162-168.

    14. [14] J. R. Strege, C. J. Zygarlicke, B. C. Folkedahl, D. P. McCollor, Fuel, 2008, 87, 1341-1347.

    15. [15] X. F. Yang, B. Zhao, Y. Q. Zhuo, Y. Gao, C. H. Chen, X. C. Xu. Environ. Sci. Technol., 2011, 45, 1147-1151.

    16. [16] Y. Yamashita, T. Tsubogo, S. Kobayashi, Chem. Sci., 2012, 3, 967-975.

    17. [17] Z. Qu, N. Q. Yan, P. Liu, Y. Chi, J. P. Jia, Environ. Sci. Technol., 2009, 43, 8610-8615.

    18. [18] M. Rini, B. Vosteen. Mod, Power Syst., 2009, 29, 13-13-13-14, 18.

    19. [19] J. D. Sauer, G. W. Cook, T. J. Hall, WO2008106346A2, 2008.

    20. [20] C. J. Nalepa, Q. H. Zhou, C, WO2013009983A1, 2013.

    21. [21] T. J. Feeley, A. P. Jones, L. A. Brickett, B. A. O'Palko, C. E. Miller, J, T. Murphy. Fuel Process. Technol., 2009, 90, 1388-1391.

    22. [22] K. Fagnou, M. Lautens, Angew. Chem. Int. Ed., 2002, 41, 26-47.

    23. [23] R. C. Anderson, J. A. Lasater, D. Lippmann, J. Am. Chem. Soc., 1949, 71, 2577-2578.

    24. [24] L. Deng, X. Liu, P. Q. Cao, Y. G. Zhao, Y. B. Du, C. A. Wang, D. F. Che, J. Energy Inst., 2017, 90, 743-751.

    25. [25] C. He, B. Shen, J. Chen, J. Cai. Environ. Sci. Technol., 2014, 48, 7891-7898.

    26. [26] H. Z. Chang, X. Y. Chen, J. H. Li, L. Ma, C. Z. Wang, C. X. Liu, J. W. Schwank, J. M. Hao. Environ. Sci. Technol., 2013, 47, 5294-5301.

    27. [27] Q. Li, X. X. Hou, H. S. Yang, Z. X. Ma, J. W. Zheng, F. Liu, X. Zhang, Z. Yuan, J. Mol. Catal. A, 2012, 356, 121-127.

    28. [28] Y. T. Li, Q. Zhong, J. Hazard. Mater., 2009, 172, 635-640.

    29. [29] M. Kang, X. M. Wu, J. Zhang, N. Zhao, W. Wei, Y. H. Sun. RSC Adv., 2014, 4, 5583-5590.

    30. [30] L. L. Long, W. Z. Lang, X. Liu, C. L. Hu, L. F. Chu, Y. J. Guo, Che. Eng. J., 2014, 257, 209-217.

    31. [31] T. Boningari, R. Koirala, P. G. Srnirniotis, Appl. Catal. B, 2013, 140-141, 289-298.

    32. [32] Q. Y. Liu, Z. Y. Liu, C. Y. Li, Chin J. Catal., 2006, 27, 636-646.

    33. [33] W. Z. Li, Z. K. Zhao, Y. H. Jiao, G. R. Wang, Chin J. Catal., 2016, 37, 2122-2133.

    34. [34] H. Hattori, Chem. Rev., 1995, 95, 537-558.

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  • 收稿日期:  2017-11-20
  • 修回日期:  2017-12-28
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
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    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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