低温等离子体协同制备高分散性铁基催化剂催化还原NO性能研究

采用浸渍法协同低温等离子体还原制备出负载在椰壳活性炭上的高分散铁基催化剂xFe/AC-φNH₃-(t)。采用固定床反应器探究催化剂制备中金属负载量、等离子体处理过程中NH₃浓度以及处理时间对催化剂分散性和催化还原NO能力的影响,利用XRD、XPS、SEM、TEM等方法表征催化剂的物化性质,并对反应机理进行推测。结果表明,随着金属负载量、等离子体处理过程中NH₃浓度及时间的提升,高分散铁基催化剂催化还原NO的能力逐渐增强,催化剂活性组分数目及分散性协同作用主导催化剂活性。5Fe/AC-10%NH₃-(1)催化剂表面Fe₃O₄均匀分散在活性炭表面,该催化剂在375℃时催化还原NO效率可达97.0%。随着催化还原NO反应的进行,Fe₃O₄逐渐被氧化成Fe₂O₃,导致催化剂失活。     

非热等离子体对柴油机尾气中NO_x的治理

为去除柴油机尾气中的氮氧化物(NOx),设计了一套基于介质阻挡放电形式的非热等离子体(non-thermal plasma,NTP)反应器。通过改变放电电压及模拟气体组分,考察了NTP对NOx的还原效果以及对BaO/Al2O3催化剂储存NOx的促进作用。结果表明,NTP直接还原NOx效率不高,但可将NO氧化成NO2;从NO向NO2的转化率随放电电压及含氧量的升高而增加;加入丙烯能提高直接净化NOx的效率;由于NTP的协同,催化剂的NOx储存能力在300℃下提高了68%。     

非热等离子体对柴油机尾气中NO_x的治理

为去除柴油机尾气中的氮氧化物(nitrogen oxide,NOx),设计了一套基于介质阻挡放电形式的非热等离子体(non-thermal plasma,NTP)反应器。通过改变放电电压及模拟气体组分,考察了NTP对NOx的还原效果以及对BaO/Al2O3催化剂储存NOx的促进作用。结果表明,NTP直接还原NOx效率不高,但可将NO氧化成NO2;从NO向NO2的转化率随放电电压及含氧量的升高而增加;加入丙烯能提高直接净化NOx的效率;由于NTP的协同,催化剂的NOx储存能力在300℃下提高了68%。     

纳米银催化的甲烷选择还原NO反应研究

采用浸渍方法制备银担载量为3％－15％的Ag/H-ZSM-5催化剂，考察其在CH4选择还原NO反应中的活性和选择性。结果表明分子筛中3％－5％银的引入对催化剂活性提高较小；在银担载量高于7％的催化剂样品上，NO转化率显著提高，通过XRD、UV－vis和TEM技术对催化剂样品的表征，发现在担载量高于7％的催化剂样品上有聚集的纳米银颗粒的形成，并且银颗粒的大小随银担载量增加而增大。将表征结果与反应数据相结合，说明了分子筛外表面纳米银颗粒的形成，提高了银催化剂在CH4选择还原NO反应中的活性。银催化剂上NO／O2共吸附后的TPD和TPR研究揭示了纳米银颗粒参与选择还原反应的机制。     

含焦油生物质气化气再燃还原NO的实验研究

采用生物质气化再燃技术,在管式流动试验台上对上吸式生物质气化炉产生的含焦油生物质气化气再燃还原NO进行实验研究.结果表明,对应一定的生物质气流量,含焦油生物质气还原NO过程中存在最佳氧量;NO还原效率随温度升高而增加,但氧气不足时温度过高容易使焦油聚合生成碳黑,导致还原效率下降;通过对比含焦油生物质气与单纯小分子气体还原NO的实验趋势,充分体现了焦油的突出作用.在本文实验范围内,含焦油生物质气还原NO效率最高达80%,是适合生物质能资源化利用的一种很好的方式.     

水泥分解炉内煤焦及煤粉还原NO的试验

利用模拟分解炉悬浮及喷腾条件的气固试验台对水泥行业中2种典型煤样的煤焦及煤粉再燃条件下还原NO进行了试验研究,考察了在有无生料催化作用下煤焦及煤粉还原NO的特性.研究结果表明:煤粉对NO的还原能力远强于煤焦,对不同挥发分含量的煤粉,随着挥发分含量增加,煤粉还原NO的能力增强;水泥生料对煤焦及煤粉还原NO均具有一定的催化作用,且水泥生料对挥发分较高的烟煤还原NO催化作用更强;煤焦及煤粉对NO的还原作用随温度升高而增强,且水泥生料对煤粉及煤焦还原NO的催化作用随着温度的升高而增加.     

ZSM-5型分子筛上H_2选择还原NO

采用水热法合成了微米HZSM-5分子筛(HZSM-5)和纳米HZSM-5分子筛(nano-HZSM-5),通过XRD和SEM对样品进行了表征。结果表明:所得样品为纯态的HZSM-5和nano-HZSM-5分子筛。以上述样品为载体,制备了Pd基催化剂,并用于H2选择还原NO研究。在整个测试温度范围内,Pd/HZSM-5表现出良好的催化性能,优于Pd/nano-HZSM-5。当温度高于100℃时,Pd/HZSM-5上的NO可达到完全转化。此外,Pd含量仅影响低温时(100℃)Pd/HZSM-5的催化活性。上述结果说明所制备的Pd/HZSM-5是H2选择还原NO的优良催化剂。     

包钢稀土尾矿对活性炭还原NO的影响研究

为了验证稀土尾矿高温下催化煤自身的焦炭还原NOX,采用立式管式炉进行煤质活性炭还原NO的实验。分析稀土尾矿在不同温度、不同添加量情况下对活性炭还原NO的影响。结果表明：无氧环境下,活性炭单独和NO几乎不反应,添加稀土尾矿后,NO的浓度明显下降,并且伴随着CO2的产生,当温度为900℃、添加量为30%时,脱硝率为41.62%;环境在900℃～950℃温度段时,相比其他温度脱硝速率较快,还原NO的量较多。     

富氧条件下In2O3／A12O3催化剂C3H6选择性还原NO

以碳氢化合物作为还原刑的选择性催化还原法(SCR)被认为是净化稀燃汽车尾气中NO的最有效途径之一．采用深胶—凝胶法制备了In2O3／Al2O3氧化物催化剂，对其进行了BET、XRD、XPS及TPD表征．在固定床反应器上用C3H6作还原剂，考察了不同焙烧温度，H2O及SO2对催化剂活性的影响．结果发现，催化剂的最佳焙烧温度为600℃，在反应温度为400℃时，NO最大转化率为95％．水蒸汽存在下，NO转化活性温度窗口向高温方向移动，NO最大转化率下降到90％，对应的反应温度为450℃．添加φ(SO2)＝0．009％后，催化剂在低于350℃的区间还原NO的活性得到一定程度的提高，表现出促进作用．当反应温度大于350℃后，催化活性明显下降，NO最大转化率下降到58％．     

二甲醚选择性催化还原NO_x的试验研究

使用7%MoO3/γ-Al2O3(质量分数)为催化剂,对二甲醚(DME)作为还原剂选择性催化还原(SCR)降低NOx进行了试验研究.分别考察了反应温度、氧含量、DME与NO的比例对NO转化率的影响,测定了产物中的碳分布,并对NO与NO2分别作为NOx源进行了转化率比较.研究结果表明:常压条件下,在250~500℃内,随着反应温度的升高,NOx转化率先增大后减小;醚氮比对NO转化率的影响不明显;随着氧含量的增加,NOx转化率先增大后减小,当φO2=5%时,NO最高转化率约为53%;NO2比NO更容易被DME催化还原;含碳主要产物为CO、CO2,有少量甲醇(CH3OH)、甲醛(H2CO)生成.     

Fe对Co／HZSM—5在甲烷选择还原NO中活性的影响

用浸渍法制备了Fe-Co/HZSM-5催化剂，考察了有氧条件下，在甲烷选择还原NOx的反应中，Fe的加入对Co/HZSM-5活性的影响，发现在较低温度下，Fe与Co/HZSM-5之间存在着协同效应。     

等离子体改性褐煤半焦低温催化氧化脱除NO研究

采用KOH改性-低温等离子体(NTP)活化制备褐煤活性半焦催化剂,用于低温催化氧化NO的研究.考察了KOH改性浓度,低温等离子体活化电压和活化时间对NO脱除效率所带来的影响.研究结果显示,采用该法所制备的催化剂具有较低的灰分以及较好的碘吸附值,催化剂经NTP活化之后表面的碱性官能团增加,有利于催化活性的提高及活性窗口扩宽.经5%KOH改性,在氮气等离子体源、7.5 k V改性电压和1h的改性时间条件下制得的褐煤半焦催化剂具有较高的反应活性,在反应温度为125℃,NO的脱除效率可达47%.     

等离子体引发CeO_2低温催化活性协同脱除空气中苯

苯是一种典型的室内空气污染物,可引起一系列健康问题。采用介质阻挡放电等离子体与二氧化鈰催化剂相结合的方法,在大气压及35℃下,进行脱除空气中苯研究。考察了放电电压、苯的初始浓度以及水量等因素对苯脱除率的影响,分析了等离子体与催化剂的协同效应。当气体中C6H6的体积分数为102×10-6、H2O的体积分数为1.2%、空气为平衡气、输入的放电电压为18 kV、空速为13 650 h-1时,苯的脱除率可达98.7%。而在同样实验条件下,单纯等离子体脱除苯和单纯催化氧化脱除苯的脱除率分别为69.5%和10.0%。实验结果表明,等离子体与CeO2催化剂催化氧化空气中苯的过程中产生了显著的协同效应,等离子体产生的活性自由基,如O和HO2等,是实现CeO2催化氧化苯的氧化-还原转化循环过程的关键。     

Research situation and progress of non-equilibrium plasma chemistry

Generally, the non-equilibrium plasma is produced at low pressure by a glow discharge (1.33 Pa—1.33 kPa) including the radio frequency (13.56 MHz), microwave (2450 MHz), AC or DC high voltage discharges. As a method to directly apply energy to a reaction system, some successful applications have been obtained in the fields such as chemical synthesis and decomposition at plasma, sputtering and filming, deposition at the gas state, polymerization, modification on the material surface, etching, ashing at low temperature and so on. For example, in 1999, Zhang et al.^[1] got a high conversion rate of 98.2% for CH₄ synthesis by a glow discharge at the condition of 850℃ with the catalyst of Ni/a-Al₂O₃. In 1990, Matsumoto et al.^[2] reduced the concentration of CO₂ from 10% to 8% by DC corona torch discharge with Ar catalyst at 0.08 kPa. In 1988, Boenig et al.^[3] synthesized rare N₂H₄ and H₂O₂ with a glow discharge, in which N₂H₄ is a kind of pureness fuel and propellant of rocket. Tanaka et al.^[4] investigated the synthesis of ammonia from nitrogen-hydrogen plasmas in radiofrequency and microwave discharges with catalysts of iron and molybdenum wires of 100 pieces at 620 K and 650 Pa. After 2-h synthesis, the amounts of synthesized NH₃ and N₂H₄ were only 1.5 mmol/g and 2.5 mol/g, respectively. Because it is only at low pressure that electrons can obtain enough energy to carry out chemical reaction, the vacuum system is necessary, which results in the complicated technology and low production efficiency.......     

脉冲电晕对燃煤烟气中NO和SO_2的脱除研究

利用手烧炉燃煤所产生的烟气和高压脉冲电源，研究脉冲电晕放电对真实烟气中ＮＯ和ＳＯ２的脱除规律，结果表明：随着脉冲电压和脉冲重复频率的增大，电晕对ＮＯ和ＳＯ２的氧化脱除量增大，但随烟气流速的增大（即处理时间缩短）而变小；负脉冲电晕对ＮＯ和ＳＯ２的氧化脱除量比正脉冲电晕的低；当氨浓度为ＳＯ２浓度的４～５倍时，氨本身对ＳＯ２的脱除效率可达到８８％，但氨本身对ＮＯ没有脱除作用；在氨本身对ＮＯ和ＳＯ２脱除的情况下，脉冲电晕放电促使了ＮＯ脱除，但若氨不过量（能完全被ＳＯ２吸收），则放电对ＳＯ２没有进一步的脱除作用。     

煤焦还原NO的实验研究

利用高温气固悬浮反应实验台对水泥工业预分解炉中不同煤焦(烟煤和无烟煤)还原NO的反应进行了模拟实验研究,并对还原机理进行了深入的分析.研究结果表明,不同种类的煤焦由于自身物理化学特性的差异,其还原NO的能力有所不同;在生料存在下,生料明显地对煤焦还原NO的反应有正催化作用,大大加速了煤焦还原NO的能力.并且,生料主要是通过CaCO3煅烧分解生成的CaO起主要催化作用的,生料最终的催化作用决定于各氧化物催化作用的相对大小.     

同轴电极交流电压下瞬态火花放电特性研究

近年来瞬态火花放电由于可以产生高密度、高能量电子,为等离子体化学提供更多的活性粒子受到了广泛关注;并已成功应用于环境治理和生物医学。为了进一步研究瞬态火花的放电特性,采用了交流电源和同轴电极实现放电。通过采集放电的电压和电流,研究了其在不同占空比和不同脉冲频率下的放电特性。结果表明,在外、内电极直径比为2.4时,放电呈现脉冲放电的形式,从流注放电转化为瞬态火花放电,其典型特征是电流脉冲短,放电电流大;与常规火花放电相似,放电通道之间任何地方的流注都能扩展;由于首次放电产生的空间电荷和放热引起的负载特性变化的共同影响,每个周期内后续放电的击穿电压小于首次的;随着占空比的升高和电源脉冲频率的降低,放电通道增多,周期间的放电形式呈现一定的规律变化。     

非平衡等离子辅助催化对柴油机排放的影响

分析了非平衡等离子和介质阻挡放电的产生机理．根据非平衡等离子产生活性基体的特点,建立了非平衡等离子辅助催化对柴油机有害排放的转化模型．采用蜂窝式介质阻挡放电反应器辅助催化装置,在台架试验上研究了不同试验方案对降低有害排放的影响．试验结果表明在不添加催化剂的情况下,NOx的总量基本不变,表明非平衡等离子气相区内主要是将NO氧化为NO2;添加催化剂后,NOx的总量明显下降,表明NO2被还原为N2．同时PM颗粒与强氧化性的活性基体反应生成CO2得以大幅度降低,证明了利用非平衡等离子辅助催化技术可以有效降低柴油机NOx和PM颗粒排放．     

La_(1-x)Cu_xNiO_3复合氧化物的制备及其催化性能研究

采用溶胶-凝胶法研制La1-xCuxNiO3复合氧化物系列催化剂,考察该系列催化剂对NO和CO的催化转化性能,并借助X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等方法研究催化剂的活性与结构的关系.结果表明,所制得的La1-xCuxNiO3复合氧化物催化剂都具有钙钛矿型结构,其中La0.8Cu0.2NiO3复合氧化物的颗粒较小,粒径较为均一,从而催化性能更好,对于NO的还原和CO的氧化都具有良好的催化活性,能使NO和CO的转化率分别高达96.3%和90.5%.