Enhanced low-temperature NH3-SCR performance of CeTiOx catalyst via surface Mo modification  

表面Mo修饰提高CeTiO_x催化剂低温脱硝性能（英文）

作　　者：Lulu Li Peixiao Li Wei Tan Kaili Ma Weixin Zou Changjin Tang Lin Dong 李露露;李佩晓;谭伟;马凯莉;邹伟欣;汤常金;董林(南京大学环境学院,江苏南京210093;南京大学化学化工学院,江苏南京210093;南京大学现代分析中心,江苏省机动车尾气污染控制重点实验室,江苏南京210093;南水北调中线渠首环境检测应急中心,河南南阳473061)

机构地区：[1]School of the Environment,Nanjing University,Nanjing 210093,Jiangsu,China [2]School of Chemistry and Chemical Engineering,Nanjing University,Nanjing 210093,Jiangsu,China [3]Jiangsu Key Laboratory of Vehicle Emissions Control,Center of Modern Analysis,Nanjing University,Nanjing 210093,Jiangsu,China [4]Emergency Center for Environmental Monitoring at Canal Head of Middle Route of South-to-North Water Transfer Project,Nanyang 473061,Henan,China

出　　处：《Chinese Journal of Catalysis》2020年第2期364-373,共10页催化学报（英文）

基　　金：supported by the National Natural Science Foundation of China(21773106,21707066,21677069,and 21806077);the China Postdoctoral Science Foundation(2018M642206)~~

摘　　要：The effect of molybdenum oxide on the activity and durability of Ce O2-Ti O2 catalyst for NO reduction by NH3 was examined. It was found that the introduction of Mo could improve the low-temperature NH3-SCR activity and SO2/H2 O durability of the Ce O2-Ti O2 catalyst and an optimal loading of Mo was 4?wt.%. The best Mo O3/Ce O2-Ti O2 catalyst displayed over 90% NO conversion from 200 °C to 400 °C and obtained 4-fold increase in NO conversion compared to Ce O2-Ti O2 at 150 °C. The characterization results revealed that the number of Br?nsted acid sites over Mo O3/Ce O2-Ti O2 was significantly increased, and the adsorption of nitrate species was dramatically weakened because of the coverage of Mo O3, which were favorable for the high NH3-SCR performance. It is believed that the Mo O3/Ce O2-Ti O2 catalyst is a suitable substitute for the NH3-SCR reaction.近年来,以雾霾为代表的大气污染问题严重影响到经济社会的可持续发展.其中,氮氧化物(NOx)的大量排放是导致雾霾天气的重要原因之一.氨选择性催化还原(NH3-SCR)是目前消除氮氧化物的主流技术,低温NH3-SCR更是广泛应用于钢铁、焦化、水泥、玻璃、陶瓷和垃圾焚烧等行业的烟气排放治理.传统的V2O5-WO3/Ti O2催化剂活性温度高(300–400 oC)且钒具有生物毒性,因此亟待开发环境友好的低温非钒基脱硝催化剂.最近, Ce Ti Ox基催化剂由于在中高温段(250–400 oC)表现出优异的脱硝性能而得到广泛关注.然而,该催化剂仍面临低温活性差及抗硫性能差的问题,制约了其工业化应用.研究显示,添加过渡金属可提高Ce Ti Ox基催化剂的脱硝活性和抗硫中毒性能,这主要是因为过渡金属的添加可以有效改善催化剂的氧化还原性能和表面酸性.Mo O3作为一种可以提供大量酸性位的氧化物,常被用作助剂改善钒钨钛催化剂的活性.研究显示, Mo O3的引入可以促进催化剂中钒物种的分散度以及提高表面酸性.基于此,我们制备了一系列不同Mo含量的Mo O3/Ce Ti Ox催化剂,以期提高Ce Ti Ox催化剂的低温脱硝性能及抗SO2中毒能力,并着重研究表面Mo的修饰对Ce Ti Ox催化剂物理化学性质的影响.研究发现,表面Mo修饰可以显著提高Ce Ti Ox的低温催化活性,其脱硝效率在150 oC即可达到80%,同时抗SO2中毒能力也得到增强.进一步借助X射线衍射、比表面积测定、氢气程序升温还原、氨气程序升温脱附和X射线光电子能谱等方法对催化剂进行了全面表征分析.结果显示,表面Mo修饰对Ce Ti Ox催化剂物理化学性质的影响与其脱硝性能有着密不可分的关系.首先,钼物种主要是以Mo O3的形式存在于Ce Ti Ox表面,其最佳的负载量为4wt.%.其次,表面Mo的沉积显著提高了催化剂的表面酸量,尤其是Br?nsted酸位的数量,而表面酸位的增加有利

关 键 词：DENOX CeO2-TiO2 catalyst MoO3 modification SO2 poisoning Surface acidity 

分 类 号：O64[理学—物理化学]