碳基催化剂低温选择性催化还原氮氧化物的研究及技术应用

wangbowu

碳基催化剂低温选择性催化还原氮氧化物的研究及技术应用氮氧化物是主要的大气污染物之一，也是形成光化学烟雾的主要前驱物，控制和治理氮氧化物的污染一直是国际环保领域的研究热点。对于火电厂、工业锅炉等固定源排放的氮氧化物的净化，最具有实际应用价值的方法是SCR技术，SCR技术的研究集中在催化剂的开发上。目前普遍使用的商用催化剂的工作温度范围为300～400℃，在温度低于200℃时，则不具备良好的催化活性；而另一方面，对于现有的火电厂和工业锅炉而言，烟气在经过除尘和脱硫装置后，其温度下降到150℃左右，如果仍选用目前的商用催化剂来还原脱除烟气中的氮氧化物，则需将烟气重新加热至反应温度，这将造成极大的能耗，并使得SCR工艺成本高昂，因而，低温SCR技术的研究开发已倍受关注，成为烟气氮氧化物脱除的重要发展方向。
目前工业使用的烟气脱氮SCR技术虽然成熟，脱硝效率高，但其投资和运行费用亦很高，成为限制SCR发展应用的主要原因。处于研究阶段的低温SCR技术将会使该技术整体成本降低，可以从SCR催化剂活性组分和载体两方面进一步研究：
1）对于活性组分：目前大多是V2O5，稀土元素电子结构中5 d轨道是空的，提供了良好的电子转移轨道，可作为“催化作用”的电子转移站。决定了稀土元素及其化合物具有较高的催化活性，所以今后活性组分可以向稀土元素进一步深入研究。
2）对于催化剂载体：目前低温载体集中在含碳载体，以碳形式存在的载体还要从表面改性，良比表面和孔结构等方面进一步研究。结合上述两方面，在优化催化剂SCR性能同时，要进一步研究解决水抑制SCR反应催化性能的问题。
对碳来讲，非常值得关注的是纳米级的碳异性体：碳纳米管。碳纳米管具有独特的结构和奇特的物理化学特性，具有潜在的应用前景。碳纳米管，特别是单壁碳纳米管，构成它的碳原子基本都处在表面位置，是同时具有表面和裹面的物质，具有较大的比表面积和很强的吸附特性，加上其独特的电子结构和孔腔结构，可直接用于催化剂载体，一些研究表明在三种载体（γ-Al2O3，活性炭，碳纳米管）上负载同样的活性组分时以碳纳米管为载体制的催化剂表现出的活性远高于其它两种载体，且有很好的热稳定性。另外，碳纳米管具有疏水性，H2O的存在对其可能没有抑制作用。所以，有必要对碳纳米管低温催化还原氮氧化物进行试验研究。

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低温催化剂的市场空间还是很大，需要进一步努力克服技术障碍。期待早日成功进入商业化使用。

majiang

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