Sn掺杂Ce-Ti催化剂的制备与性能研究开题报告

全文总字数：6399字

1. 研究目的与意义（文献综述）

氮氧化物（no_x）是大气主要污染物中的一种，主要来源于以化石燃料燃烧为主的火电厂、工业畜炉等固定源排放的烟气，其次来自汽车（移动源）尾气。煤作为我国主要的一次能源，随着我国经济高速发展，其消耗量与日俱增。燃煤过程所产生的硫氧化物（so_x）、氮氧化物（no_x）和烟尘等污染物进入大气后，对生态环境和人体健康造成了严重危害。目前，烟气脱硫及除尘技术已基本成熟，而烟气脱硝技术却尚不成熟。据统计，大气中的氮氧化物主要包括一氧化氮和二氧化氮，其中一氧化氮含量占比90%以上。这些氮氧化物会引起酸雨、光化学烟雾、臭氧空洞、雾霾等环境问题。no_x带来的危害已经是全球性的前沿问题，随着人们对于环境保护的关注度日益提高，no_x污染控制已成为目前环境治理的重点。

选择性催化还原（scr）脱硝技术由于具有效率高、可靠性高和适应性强等优点，已经成为世界上最成熟的脱硝技术 。以nh₃为还原剂的选择性催化和还原技术（nh₃-scr）因具有no_x脱除率高、能耗低等优点，成为当前工业应用和研究的主流方法。在催化还原氮氧化物的过程中，催化剂起着最为关键的作用。目前的主流商业scr催化剂的活性温度在300℃-400℃，为保证其脱硝效率，催化设备需要安装在脱硫器和静电除尘器之前。在这种情况下，高浓度的so₂，颗粒物，重金属和碱土金属的影响会引起催化剂的失活，使得催化剂的使用寿命明显下降。若采用低温nh₃-scr技术，即将scr反应器置于除尘器和脱硫器之后，可以解决和控制粉尘及微量元素的不利影响和so₂对催化剂的毒化作用。相比传统scr技术而言，低温（催化剂活性温度＜200℃）scr技术具有更好的经济实用性，高效且易于推广，是符合我国国情的scr技术发展方向。但是，应用低温scr技术时，存在一个亟待解决的难题，即由于烟气经除尘和脱硫后，温度会降至160℃下，导致催化剂在低温下的活性问题尤为突出 。因此，开发出低温下高活性的scr催化剂是使脱硝技术成熟的关键。

scr催化剂由活性组分和载体组成。活性组分可选用贵金属和金属氧化物等。随着scr技术的发展，贵金属催化剂逐渐被金属氧化物催化剂所取代_。金属氧化物催化剂主要以过渡金属氧化物及其联合作用的混合物作为活性物质，这种催化剂的成本较低，抗so₂毒化性能较高，在低温下保有较高活性，且其联合作用的混合物表现出更优秀的催化性质，具有很高的研究价值。钒、锰、铈等是研究最为广泛的过渡金属活性元素，其催化剂也具有较好的低温脱硝活性。研究认为拥有多重价态和强氧化还原能力是其低温活性优异的主要原因 。铈元素因其杰出的储氧能力与环境友好的特点在脱硝催化剂领域得到广泛关注，以氧化铈为活性组分的负载型或复合金属氧化物催化剂同样具有优异的脱硝活性。

2. 研究的基本内容与方案

基本内容

本实验拟用氯化锡，硝酸铈和硫酸钛等为原料，采用水热法制备一系列sn-ce/ti催化剂, 并通过模拟烟气成分，以测定不同催化剂的脱硝效果。通过xrd、tpr、tpd、sem等表征手段对sn掺杂ce-ti催化剂的晶体结构、样品还原性能、表面价态和脱硝性能等进行分析。

技术方案

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译，明确研究内容，了解研究所需原料、仪器设备。确定技术方案，并完成开题报告；

第4-6周：开展sn掺杂ce-ti催化剂的制备-脱硝活性测试；

第7-12周：对催化剂进行系列表征，明确sn掺杂对催化剂活性的影响，探讨sn改性作用原理。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]潘也红, 孙兰, 卢玉棋．广州地铁空气中有害化学物质的监测分析[j]. 环境 科学研究, 2001, 28: 59-60.

[2]赵瑞环. 基于过渡金属的低温选择性脱硝催化剂的制备及应用研究[d]. 大连理工大学, 2017.

[3]刘铭辉, 刘涛, 肖成磊. 低温选择性催化还原(scr)脱硝催化剂的研究进展[j]. 世界有色金属, 2018, 21: 170-174.