·1224· 北京科技大学学报 第36卷 ZrO2. M 水 1.1.2Ce-Mn/Ti02-Zr02催化剂的制备 混合加热装置 8 SCR 将硝酸铈(Ce（NO,)3·6H,0)和乙酸锰 反应器 (C,H,Mn04·4H20)作为前驱体在已制备好的载体 路4 保温壁 上附着活性组分，将两者溶液与载体混合后利用超 转子 流计 ▣催化剂 气体质量 装载层 声波装置于60℃超声90min,使其与载体充分接 16 客 冬，流量计名 10 触，尽可能均匀地使活性组分附着在载体表面，之后 置于鼓风干燥箱中在105℃下烘干，随后置于马弗 0 NO NH sO, 炉中焙烧至550℃保温3h,即得Ce-Mn/Ti02-Zr02 气 瓶 1 负载型催化剂XCe(Y)-Mn/TiO2-Zr02.其中，X为 B 尾气吸收 Ce-Mn/TiO2-ZrO2中Mn和Ce元素的质量分数之 1一N2气瓶：2一02气瓶：3一N0气瓶：4一NH3气瓶；5一S02气 和，表示Ce-Mn的负载量大小；Y为Ce/Mn摩尔比， 瓶：6一减压阀：7一流量计：8,9一液体混合加热装置：10一预热 表示催化剂中的铈锰配比. 箱式电阻炉：11一温度计：12一石英管反应器 1.2催化剂的表征 图1实验装置图 采用德国ZEISS EV018型扫描电子显微镜表 Fig.1 Schematic illustration of the SCR reaction experimental appa- 征催化剂的微观形貌特征.采用BRUKER X Flash ratus Detector5010型能谱仪对催化剂表面元素分布情况 测定进出口NO浓度.考虑到催化剂本身对气体的 进行分析.采用日本理学DMAX-RBl2kW旋转阳 吸附作用，实验初期先向反应器中通人NO(因转化 极X射线衍射仪进行样品的物相分析.采用铜靶 形成的NO2量极少，可忽略其影响，仅以NO计)， (波长为0.15406nm),在40kV加速电压、150mA 待出口NO,浓度趋于稳定时，再通入NH至出口 的电流强度下，以10°·min的速度扫描，扫描范围 NO,浓度达稳定后方开始读取数据.研究工艺参数 为20=10°~100°. 对NO,转化率影响时，考虑到烟气流量、氧含量等 采用QuadraSorb SI型的比表面和微孔分析仪 参数在工艺中是不可调的，所以本实验将这些参数 通过静态氮物理吸附法测试催化剂比表面积及孔结 取为固定值，仅研究针对烧结烟气中可调工艺参数 构参数.采用Thermo Nicolet公司出品的NEXUS 对NO,转化率的影响.实验中NO,只考虑NO和 670型红外仪对样品进行傅里叶变化红外光谱测 NO,,不考虑反应过程中可能生成的其他形式的氮 试.用溴化钾KBr压片制备样品，测试前用N2吹扫 氧化物，利用下式计算催化剂的NO,转化率： 4h,脱除反应过程中的杂质，之后取样分析，测试的 R=(C,-C0)/C1×100%. (1) 波数为400~4000cm-1.采用Kratos Axis Ultra DLD 式中，C,为人口NO浓度：C。为出口NO,浓度. 型多功能电子能谱仪对催化剂进行X射线光电子 能谱表征分析，使用单色化A1K.阳极靶，多通道延 2实验结果与讨论 迟线检测器，全谱扫描通能160eV,窄谱扫描通能 2.1催化剂表征 40eV,分析结果用C1s结合能进行校准 2.1.1载体的扫描电镜形貌及X射线能谱分析 1.3催化剂的活性测试 将制得的催化剂研磨过筛，选取粒度为60~ 应用溶胶-凝胶法制备的Ti02、Zr02、Ti02-Z02 100目的催化剂用于实验.取0.5g样品用于催化活 (1:1)、Ti02-Zx02(2:1)、Ti02-Zx02(3:1)和Ti02- 性测试实验.实验装置如图1所示.石英反应管内 Z02(4:1)的扫描电镜形貌和能谱如图2所示 径为9mm,由立式管式加热炉加热，模拟烟气组成 从图2中可以看出：采用溶胶-凝胶法制备的 (体积分数)为0.1%N0,0.1%NH3,10%02,N2 Ti02载体颗粒部分团聚，粒径分布较均匀；而Z02 作平衡，气体流量为600mL·min-1,空速为67000 载体则出现了严重的团聚现象，粒径很大.T02- h1,反应温度为80~140℃.在测试抗水性能时， Zr02(1:1)、Ti02-Zr02(2:1)、Ti02-Z02(3:1)和 通过注射泵加入H,0,在预热电阻炉中预先汽化为 Ti02-Z02(4:1)四种载体将Ti02与Z02依照不同 水蒸气.抗中毒实验S02质量分数为2×104. 摩尔比复合在一起.由图中可以观察到随着T:Zr 采用英国Kane公司KM9106手持烟气分析仪 比例的增加，颗粒团聚程度较单一Z0,载体有了明北 京 科 技 大 学 学 报 第 卷 催化剂 的制 备 合 ， 热装 置 将 硝 酸 铈 （ 和 乙 酸 锰 “ 反 应器 作 为 前 驱 体 在 已 制 备 好 的 载 体 路 保温壁 上 附着 活性组 分 将 两 者溶 液 与 载 体 混 合后 利 用 超 声 波装 置 于 超 声 使 其 与 载 体 充 分接 彳 流量计 和 ‘ 触 尽可 能均匀 地使活性组分 附着 在 载体表面 之后 六 置于鼓 风干燥箱 中 在 下 烘 干 ， 随后 置 于 马 弗 炉 中 焙烧至 保温 ， 即 得 益 负 载 型催化剂 其 中 ， 为 尾气吸收 二 中 和 元素 的 质 量 分数 之 — 气 瓶 — 飞 瓶 — 飞 瓶 — 气 瓶 ； — 飞 和 ， 表示 的 负 载量大小 ； 为 摩 尔 比 ， 瓶 减压 阀 流 量 计 —液 体 混 合 加 热 装 置 预 热 表示催化剂 中 的 铈锰配 比 箱式 电 阻炉 一 温度 计 — 石英 管 反 应 器 催 化 剂 的 表 征 图 实 验 装 置 图 采用德 国 型 扫 描 电 子显 微 镜 表 征催化剂 的 微 观形 貌 特 征 采 用 型能谱仪对催化剂 表 面元素 分布 情 况 测 定 进 出 口 浓 度 考虑 到 催化剂 本身对气体的 进行分析 采用 日 本理学 旋转 阳 吸 附作用 ， 实验初 期 先 向 反 应器 中 通人 因 转化 极 射线 衍射 仪 进 行 样 品 的 物 相 分 析 采 用 铜 靶 形 成 的 量 极 少 ， 可 忽 略 其 影 响 ， 仅 以 计 ） ， 波长 为 ， 在 加 速 电 压 、 待 出 口 浓 度 趋 于 稳 定 时 ， 再 通 人 至 出 口 的 电 流强度下 ， 以 丨 的 速 度 扫 描 ， 扫 描 范 围 浓 度达稳定后方开始读取 数 据 研究工 艺 参数 为 ° ° 对 转 化率影 响 时 ， 考 虑 到 烟 气 流 量 、 氧 含 量 等 采用 型 的 比 表 面 和 微孔 分 析 仪 参数在工艺 中 是 不 可 调 的 所 以 本 实 验将 这 些参数 通过静态氮物 理吸 附法测 试催化剂 比 表 面积及孔结 取为 固 定 值 ， 仅研究 针 对 烧 结 烟 气 中 可 调 工 艺 参数 构参 数 采 用 公 司 出 品 的 对 转 化 率 的 影 响 实 验 中 只 考 虑 和 型红 外 仪 对 样 品 进 行 傅 里 叶 变 化 红 外 光 谱 测 不考虑反 应 过 程 中 可 能 生 成 的 其 他 形 式 的 氮 试 用 溴化钾 压 片 制 备样 品 测 试前用 吹 扫 氧化物 利 用 下式计算催 化剂 的 转化率 ： 脱除反应过程 中 的 杂 质 ， 之后 取样 分 析 测 试 的 ； ： 波数为 — 采用 式 中 ， 为人 口 浓度 。 为 出 口 浓度 型 多功能 电 子 能 谱仪 对 催 化 剂 进 行 射 线 光 电 子 一 、 、 八 能谱表征分析 ， 使用 单 色 化 日 极 祀 ， 多 通 道 延 实 验结 果 与 讨论 迟线 检 测 器 ， 全谱 扫 描 通 能 ， 窄 谱 扫 描 通 能 纟 载体 舶触镜赚及 射线 能谱分析 催化 剂 的 活 性测试 将制 得 側聽跳 随为 麵她— 备 的 、 叫 、 目 的 催化删于实验 取 样 品 用 于催化活 ■ ： 性测试实验 实验装 置 如 图 所示 石 英反应 管 内 的 扫描 电 镜形 ， 和 能谱細 所示 径为 ， 由 立 式 管式 加 热 炉 加 热 ， 模 拟 烟 气 组 成 从 图 中 可 以 看 出 ： 采 用 溶 胶 凝 胶 法 制 备 的 体积分 数 ） 为 载体颗粒部 分 团 聚 ， 粒 径 分 布 较 均 匀 ； 而 作平衡 ， 气体 流 量 为 空 速 为 载体则 出 现 广 严 重 的 团 聚 现 象 ， 粒径 很 大 反应 温 度 为 在测 试抗 水性 能 时 ， ： 、 和 通过 注射泵加 入 ％ ， 在 预 热 电 阻 炉 中 预 先 汽 化为 四 种 载体将 与 『 依 照 不 同 水蒸气 抗 中 毒实验 质量分数为 摩 尔 比 复合在 一 起 由 图 中 可 以 观察 到 随着 采用英 国 公 司 手 持 烟 气 分 析 仪 比例 的 增 加 颗粒 团 聚 程度较单一 载体有 了 明