低温SCR催化剂分类

1、低温 SCR 催化剂催化剂是 SCR 技术的核心，其中 MMNOx/TiO2、MNOx-CeO2/TiO2， MNOx/AI2O3、CuO/Tio2 等在中低温范围内都表现良好的脱硝活性。 研究表明，以锰铈氧化物为活性组分的催化剂具有较高的催化活性和 N2 选择性，是低温 SCR 催化剂研究的焦点。活性组分催化剂的活性组分在低温SCR反应过程中，对反应物的吸附以及 电子传递起着至关重要的作用，直接决定着反应能否顺利进行，影响 着催化活性和 N2 选择性的高低。常见的低温 SCR 催化剂活性组分主 要有活性氧化锰和二氧化铈二种。活性氧化锰MNOx 的晶格中含有大量的活性氧，能有效促进低温 SCR

2、 脱硝反应的进行。常见的锰的氧化物主要有Mn02、Mn203、M304和Mn508等， 它们在SCR脱硝反应中的作用各不相同。Kapteijn等研究发现MnO2 催化剂具有较好的低温活性，而Mn2O3则具有较高的N2选择性。锰 氧化物的催化活性顺序为：MnO2Mn5O8Mn2O3Mn3O4。研究发现，虽 然纯的MNOx低温活性较高，但其N2选择性较差，且易受烟气中SO2 和H2O的影响导致催化剂中毒。通常将MNOx与其他氧化物结合，制 备双金属或复合氧化物催化剂，以提高催化剂的活性和N2选择性， 延长催化剂的使用寿命。二氧化铈CeO2在低温SCR反应中具有良好的活性，在催化加入Ce元素，可提高

3、催化剂的储氧能力，从而提高催化剂的活性。贺泓等通过浸渍 法制备了 Ce/Ti02催化剂并考察了反应性能。吴忠标等通过溶月交-凝 胶法在MN0 x/Ti02中添加Ce元素制备了 MN0 x-Ce02/Ti02催化剂，研 究发现Ce的添加有助于提高NO的转换率。顾婷婷等研究硫酸化改性 后CeO2催化剂活性。前人研究表明，CeO2具有较强的表面酸性和储 存氧的能力，可以促进NH3在催化剂表面的活化和吸附。催化剂载体载体是催化剂成型的关键，良好的催化剂载体不仅可以促进底物 的吸附，提高催化活性，而且有助于催化剂的规模化生产和工业应用。 低温SCR催化剂的载体主要有二氧化钛、氧化铝活性炭、沸石分子 筛等

4、。二氧化钛TiO2是常见的催化剂载体，不易被酸化，且能提高低温SCR催 化反应的活性、N2选择性和抗硫性。TiO2通常有锐钛矿、金红石和 板钛矿三种晶型，其中锐钛矿型TiO2常被用来选作脱硝催化剂的载 体。Qi等将Mn、Cu、V、Fe等过渡金属负载在Ti02上考察催化剂的 活性，其中通过浸渍法把Mn负载在Ti02上的催化剂活性较好。吴忠 标采用溶胶-凝胶法制备了 Mn/TiO2催化剂并用Fe、Cu、Zn、V等过 渡金属对其进行改性，结果表明，催化剂活性在150度时均能达到 95%以上。徐文青等通过浸渍法制备了 Ce/Ti02催化剂，在275-400 度之间具有优良的SCR活性，同时该催化剂还具

5、有较高的抗水、抗硫 性能。活性炭活性炭具有较高的比表面积和孔隙结构，是一种常见的吸附剂， 同时还是良好的催化剂载体，具有来源丰富、价格低廉、容易再生等 特点。Calvez等研究了钒负载在活性炭上催化剂的性能，发现钒负 载后的活性面料催化剂表面酸性点位有一定程度的提高，并且V205 负载后催化剂的NH3化学吸附能力更强。An等制备贵金属Pt负载的 活性炭催化剂在170-210度时NO的转化率超过90%,并且该催化剂 表现出极好的抗水性能，4%H20存在的条件下NO的转化率没有明显 的改变。沸石分子筛沸石具有一定的 SCR 活性,但是难以阻挡烟气中的水汽,容易导 致催化剂失活。研究得出沸石分子筛有

6、助于促进SCR催化剂反应的进 行。研究发现通过共浸渍法、离子交换浸渍法制备的Fe-ZSM-5催化 剂在SCR反应过程中展现出极好的活性，并且有研究者提出共浸渍法 法是最有效地制备方法。氧化铝AI2O3的热稳定性较高，有利于NOx的吸附和还原，因此AI2O3 是较理想的低温SCR催化剂载体。通过浸渍法制备的 MNOx-CeO2/AI2O3 催化剂,发现该催化剂具有较大的比表面积、孔容 和高浓度的羟基，催化活性随温度的升高而增加，在160度时NO去 除率达到 98%。利用浸渍法制备Zr-Mn-Fe/AI2O3催化剂，该催化剂稳定性高、低温催化活性强，在180度时NO的去除率可达到98%左右，是一种

7、 低温 SCR 催化剂，但抗硫性能较差。催化剂的改性离子掺杂可以有效的缓解催化剂烧结的现象，促进催化剂活性的 提高。研究表明Ca掺杂对SCR催化剂的活性有一定的抑制作用，但 同时Ca掺杂对N2O生成的抑制更大,从而促进了催化剂的N2选择性， 所以Ca掺杂对催化剂整体性能提升有良好的帮助。Phil等研究发现 适当的Se、Sb、Cu、S掺杂有利于V2O5/TiO2催化活性的提高，在 150-400 度时，2%的 Sb 掺杂的 V2O5/TiO2 催化剂活性最好，同时 Sb 掺杂的催化剂在有水存在的条件下抗硫性能相对较好。研究发现低温 状态下Cu掺杂可以提高以沸石分子筛为载体的催化剂活性。把Fe掺

8、杂到 Mn/Tio2 上，发现 Fe 对催化剂有促进作用，90 度时 NO 的脱除 率就能达到 90%。烟气中的H2O和SO2对催化剂的影响低温 SCR 脱硝装置一般安装在除尘系统或者脱硫系统之后，布置 在除尘后的低温 SCR 催化剂需要具有抗较高浓度 SO2 的能力，而布置 在脱硫系统之后的催化剂也会受少量SO2的影响，同时需要具备一定 的抗H2O能力。因此，低温SCR催化剂的抗硫和抗水性能是决定催化 剂是否能工业化应用的关键因素，也是以往研究者所关注的重点。H2O 对催化剂的影响烟气中的水蒸汽能吸附在催化剂表面的活性点位上，从而抑制催 化剂的活性。水与反应物的共吸附是低温SCR研究的一个重

9、点。H2O 对催化剂的影响可分为两类：一是可逆的;二是不可逆的。可逆反应 中，随着水蒸汽的去除，水蒸汽对脱硝活性的影响基本能得到恢复; 不可逆的反应中，水蒸汽去除后脱硝的活性并不会恢复，但当热处理 的温度达到一定的程度后该反应就变成可逆的。实践中在湿反应的条 件下，不同类型的还原剂也对催化剂的活性有较大的影响。总体上， 在NH3-SCR反应中，H20对催化剂活性的影响较小。S02对催化剂的影响在低温SCR反应中我们还必须注意到一个问题是SO2对催化剂反 应的影响。烟气中的SO2 一方面会导致催化剂活性组分的破坏，另一 方面会使催化剂表面的活性位点被金属硫酸盐和硫酸铵所覆盖，从而 使催化剂彻底失

10、活。经研究SO2对MN0 x/AI203催化剂的影响，认为 MnSO4的形成是导致催化剂活性下降的主要原因。通过制备 MN0 x-Ce02催化剂，研究了 S02和H20对NO去除率的影响。把V205 负载在活性炭上制备得到的催化剂在低温条件下具有较好的抗硫性 能。研究表明，SO2对低温SCR催化系统的影响难以避免，并且活性 组分的硫酸化和硫酸铵的沉积效应往往同时存在，也给催化剂的再生 造成了一定的困难。低温SCR催化剂的反应机理催化剂及制备方法不同对低温SCR催化机理有不同的理解。上海 瀚昱环保材料有限公司科技工程研究团队通过研究MNOx-CeO2复合 氧化物催化剂发现低温SCR反应有两种反应

11、途径。一种为气相的NH3 首先吸附到催化剂上形成配位态的NH3和NH2, NH2和气相中的NO反应生成NH2N0,然后彻底分解为N2和H20。主要的反应机理为：NG=H3(g)NH3(a)NH3(a)+O2(a)NH2(a)+OH(a) NH2(a)+NO(g)NH2NO(a)N2(g)+H2O(g)另一种是NO在催化剂表面氧化成的HNO2，然后与NH3反应生成 NH4NO2，最后分解为N2和H20。其反应方机理为：NO(a)+1/2O2(a)NO2(a)OH(a)+NO2(a)O(a)+HNO2(a)研究Mn/TiO和Fe改性Mn/Ti02这两个催化剂的低温SCR机理发 现：未掺杂的Mn/T

12、iO2催化剂上的SCR反应属于Eley-Rideal反应， 经Fe掺杂的催化剂的反应有另一条反应途径，NO首先被氧化成双齿 硝酸盐类物质，在NH3下转变为单齿硝酸盐和NH4,进一步反应完成 NO的还原过程最 后生成H2O和N2。对于低温SCR的反应机理有很多 的解释，其中被普遍认同的是 NH3 的吸附和活化在反应过程中起到了 很大的作用。概括总结MHOx和CeO2是常见低温SCR活性组分，在低温下具有良好 的催化活性。TiO2是一种良好的低温SCR催化剂载体，具有较大的 比表面积和较强的 SO2 抗性。金属离子的掺杂有助于催化性能 的提 高。低温SCR催化剂的抗SO2性仍不理想，SO2中毒是导

13、致催化 剂催化活性下降重要因素，因此在未来的研究中，一方面要根据催化 剂中毒的原因，寻找并制备出高抗硫能力的催化剂，另一方面，也 要研究低温SCR催化剂合适的再生方法，为低温SCR催化剂的工业化 应用打下基础。(3)低温SCR催化技术也可用于S02含量较低的工业炉窑或化工 尾气，尤其是用于水泥炉窑或者玻璃炉窑时，碱/碱土金属对低温SCR 催化剂的影响也需要进一步研究和明确。上海瀚昱环保材料有限公司研发团队该公司研发团队自2006年开始自主研发SCR脱硝催化剂，得到 国家科技部基金项目的支持，与浙江大学合作，在掌握国外先进技术 基础上，通过大量的试验研究获得可靠成果，借助OM、SEM、EDS、BET、Rama、FT-IR、TG-DCS、H2-TPR、XPS 等方法进行分析讨论；掌 握原材料及配比与性能的对应关系，各种参数下的性能曲线，经过系 列化的小试与中试，获得多个具有应用价值的高性能SCR催化剂配 方。该公司可生产中高温V-Ti基(350430C)、中温V-Ti-Re基(300400C)、中低温 Mn-Ti-Re 基(200300C)、低温 Mn-Ce-Co-Ti 基(130260C )的脱硝催化剂；结构形式为蜂窝式、三叶圆筒式、 棒状、粒状。低温SCR脱硝工艺