对传统V2O5-WO3/TiO2催化剂的选择性催化还原NOx性能的改进 (3)
1.2 NH3-SCR技术的催化剂
催化剂被看作是整个NH3-SCR系统的关键和核心。目前在柴油车尾气NOx控制上的NH3-SCR催化剂有非钒基催化剂、钒基金属催化剂和分子筛催化剂。
1.2.1 钒基氧化物催化剂
日前，在工业化上一直使用的NH3-SCR催化剂主要是MoO3掺杂的V2O5/TiO2催化剂或者WO3催化剂 [7,8]。该催化剂应用在固定源燃煤烟气脱硝应用中，同时也应用到了汽车尾气的控制之中[9,10]。
在工业上，长久以来一直使用的是钒基NH3-SCR当作催化剂固定源进行脱硝，但仍存在着高温时生成大量N2O、操作温度窗口窄、操作温度高等问题而造成的N2选择性下降，以及SO2进一步氧化，变成SO3等问题，移动源NOx净化的时候同样不能避免这类问题。所以，由于使用的催化剂含有有毒物质V2O5，这就使得柴油车尾气NOx在进行净化的时候，很容易发生脱落或者升华，影响着生态环境和人体健康，日本和美国现已经禁止采用钒基催化剂体系用在柴油车尾气脱硝净化，但由于我国含硫量较高，目前仍然以钒基催化剂的生产和使用为主。
1.2.2 非钒金属氧化物催化剂
研究者现开发的非钒金属NH3-SCR催化剂种类很多，按照其活性组分的不同进行分类，主要有Ce基、Fe基、Cu基和Mn基等金属氧化物催化剂。
1.2.2.1 Fe基氧化物催化剂
之前很早已经对以Fe2O3作为催化剂活性组分作了相对详细的分析研究。上个世纪八十年代年著名学者Kato等[11]使用偏钛酸和硫酸铁作为前驱体，进而制备催化剂Fe2O3-TiO2，进而观察其作为催化剂的效果。根据相关结果显示，当温度在350-450℃时，将Fe2O3-TiO2作为催化剂，可以使得NO转化率超过90%，而其在反应过程中的副产物N2O生成量也相对很少，当使用充足的氧气情况下，NH3与NO以摩尔比1:1的量进行反应，如果没有O2时SCR反应就不能进行，H2O核NH3分子相互竞争的吸附在催化剂表面，这样就会严重影响SCR活性。在后来的实验中，他们改变了实验中的NO2/NOx所占比例[12]，进一步研究了NO-NO2-NH3和NO2-NH3之间发生的SCR反应，从而发现了当将反应的NO2与NH3的摩尔比以3:4的量进行反应时，而NO、NO2和NH3的摩尔比为1:1:2进行反应时，NOx的去除效率最高的是当NO与NO2摩尔比相同。这就是后面被人所熟知的SCR反应。但是这个反应缺乏确凿性证据支撑，同时作者也不能有效
的给出以Fe2O3-TiO2作为催化剂的NH3-SCR反应具体机理。
1.2.2.2 将Mn基氧化物作为反应所需催化剂
NH3-SCR反应所需的氧化物催化剂中，Mn基氧化物作为催化剂的各方面性能相对最优，因此也备受青睐。究其原因是因为，Mn元素有着多种价态，在NH3-SCR反应中，在相对降低的温度下就表现出很强的氧化还原性。
Tang等[13]多位学者使用流变相反应法、低温固相反应法以及共沉淀法，进而制备出了MnOx的高效催化剂，可以确保当温度在80℃时，就能够使得NO转化率达到98%以上，当温度位于100~150℃时其转化率就能够达到百分之百，使用流变相反应法，进行制备反应所需要的催化剂，虽然可以使得SCR活性较高，但是在其抗SO2和抗H2O中毒性能就没有共沉淀法制备的催化剂所具备的性能优越，并且一旦中毒以后，SCR活性基本就会失活，恢复的可能性较低。Kang等[14]诸多学者使用Mn源来自硝酸锰，采用沉淀法进行制作关于MnOx催化剂。进行活性对比就可以发现，当作为沉淀剂时，钠盐优于钾盐和铵盐，碳酸盐优于氢氧化物。当使用纯MnOx催化剂时，由于不能完全达到反应所需的要求，因此，通常需要将其依附在相关载体上。所以，后来人们就研制了一系列的催化剂，最常使用的是MnOx/Al2O3，MnOx/TiO2和MnOx/SiO2等[15]。
下一篇：精细铜表面耐温抗氧化剂的研究