掺硫酸盐对Mn/TiO2催化剂抗SO2中毒的影响研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

氮氧化物（no_x）是氮和氧的多种化合物的总称，主要包括n₂o、no、no₂、n₂o₃、n₂o₄等^[1]。其中，n₂o对高层大气污染最为严重，no的吸入容易造成人体快速处于缺氧性窒息症状，造成大脑损伤，no₂则会刺激人的眼睛，影响人的呼吸机能。此外，no_x更大的危害在于它能形成酸雨，酸化水体、贫化土壤、破坏森林、腐蚀建筑，而且能与碳氢化合物在阳光照射下发生一系列光化学反应而形成光化学烟雾，影响环境。由此可见，no_x对人类身体和生态环境有着巨大的危害^[2]。因而，no_x的减排成为大家共同关心的环境问题^[3]。

目前，各种工业炉窑、民用炉灶、机动车及其他内燃机中的燃料中的含氮物质均能氧化生成no_x，参与燃烧的空气中的n₂和o₂也会生成no_x^[4]。从能源结构来看，我国的一次能源和发电能源构成中，煤占据了绝对的主导地位。并且我国80%以上的煤是直接燃烧的，特别是用于电站、工业锅炉及民用锅炉。因此，烟气中no_x排放是导致我国大气no_x污染的一个主要因素，如何减少固定源排放的no_x是大气环境治理的一个重要课题^[5]。

人们研究的固定源no_x脱除方法种类很多，选择性催化还原法（scr），因其效率高、相对性价比比较高，被公认为烟气脱硝的主流技术^[6]。目前，nh₃-scr技术在烟气脱硝工程中应用最为广泛且发展最为成熟，催化剂正是此技术的核心。为了使nh₃-scr 得到更好的发展与应用，nh₃-scr催化剂得到了广泛的研究^[7]。按使用温度的窗口来分类，可以把催化剂的种类分为三类：高温催化剂（618k~863k）、中温催化剂（533k~653k）和低温催化剂（353k~537k）。目前商业化的高温nh₃-scr催化剂主要为v-w-ti系列，该系列催化剂有良好的催化活性和抗硫性，但是所需反应温度较高^[8]。由于脱硫除尘后烟气温度一般都低于473k，难以达到v-w-ti系列催化剂的操作温度。若对烟气进行加热处理，又将大大增加脱硝成本。因此，开发低温（≤473k）scr催化剂和工艺十分必要。

2. 研究的基本内容与方案

2.1基本内容

材料制备：以钛酸四丁酯和硝酸锰为二氧化钛和锰氧化物的前躯体，采用溶胶-凝胶法制备粉末状催化剂，同时以硫酸盐的形式将so₄^2-引入到催化剂中，制得硫酸化催化剂；

材料表征：对掺有硫酸盐的mno_x/tio₂催化剂进行结构表征和性能测试，采用实验室自制固定床催化反应装置对制备的催化剂的脱硝活性和抗硫性能进行评价，通过tem/sem等表征手段对其形貌结构进行分析，通过x射线衍射（xrd）、比表面积分析（bet）、热重分析（tg）、程序升温还原（tpr）和程序升温脱附（tpd）等表征手段对失活催化剂的比表面积、样品氧化还原性能和表面酸性等进行分析。

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、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告；

第4－7周：开展催化剂制备-脱硝性能表征-硫中毒实验；

第8－11周：进行催化剂硫中毒机理分析，寻找改善催化剂抗硫性的方法，并予以实施；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 杨超, 程华, 黄碧纯. 工业催化抗so₂和h₂o中毒的低温nh₃-scr脱硝催化剂研究进展[j]. 化工进展, 2014, 33(4): 907-913.

[2] 罗小根. mno_x/tio₂ 低温scr脱硝催化材料的制备及中毒机理研究[d]. 北京:北京工业大学, 2014.

[3] 江博琼. mn/tio₂ 系列低温 scr 脱硝催化剂制备及其反应机理研究[d]. 杭州: 浙江大学, 2008.