按工作溫度不同催化劑分為高溫型和低溫型。高溫型催化劑以TiO2、V2O5為主要成分，適用工作溫度為280～400℃，適用于燃煤電廠、燃重油電廠和燃?xì)怆姀S。低溫型催化劑以TiO2、V2O5、MnO為主要成分，適用工作溫度為大于180℃，已用于燃油、燃?xì)怆姀S，韓國進(jìn)行了燃煤電廠的工業(yè)應(yīng)用試驗。

SCR低溫催化劑可分為4類：貴金屬催化劑、分子篩催化劑、金屬氧化物催化劑和碳基材料催化劑。

1  貴金屬催化劑

貴金屬催化劑優(yōu)點(diǎn)為具有較為優(yōu)良的低溫活性， 缺點(diǎn)是生產(chǎn)成本高，同時催化劑易發(fā)生氧抑制和硫中毒等。該類催化劑通常是采用Pt、Rh、Pd 等貴金屬，以氧化鋁等整體式陶瓷作為載體的催化劑，是SCR反應(yīng)中最早使用的催化劑，在20世紀(jì)70年代就已經(jīng)作為排放控制類的催化劑而得到發(fā)展，但因易發(fā)生氧抑制和硫中毒等缺點(diǎn)，因此，在上個世紀(jì)八九十年代以后逐漸被金屬氧化物類催化劑所取代，現(xiàn)階段僅應(yīng)用于天然氣燃燒后尾氣中以及低溫條件下NO 的脫除。

在貴金屬催化劑中，對Pt 的研究較為深入，化學(xué)反應(yīng)過程為NO 在Pt的活性位上脫氧，然后碳?xì)浠衔镌賹t-O還原。Pt催化劑效率高，但其有效溫度區(qū)間較窄限制了它的應(yīng)用。Kang M 等對1%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)Pt /A12O3、20%Cu/A12O3及1%Pt+20%Cu/A12O3 3 種催化劑的活性作了對比研究試驗。實驗結(jié)果表明，在3種催化劑中，Pt/A12O3催化劑的活性最高，并且水的存在會降低催化劑的活性及NO的氧化率。他們采用Pt/A12O3和Cu/A12O3制備了雙層催化劑，在O2存在情況下，Pt/A12O3首先促使NO氧化成NO2，而Cu/A12O3隨后促進(jìn)催化NO2脫除，以上2 種活性成分協(xié)調(diào)分工使得雙層催化劑顯著提高了SCR 的活性。在200℃反應(yīng)環(huán)境溫度以下，雙層催化劑的脫硝率大于80%。SekerE等采用溶膠-凝膠法制備2%Pt/A O 催化劑，在150℃時NOx 轉(zhuǎn)化率最高可達(dá)到99%，但當(dāng)溫度高于350℃時由于一些含氮物質(zhì)氧化生成NO 和NO2，轉(zhuǎn)化率則出現(xiàn)負(fù)值。An 等采用氟化活性碳(FC)負(fù)載Pt制備了Pt/FC 催化劑。研究表明，催化劑的活性與氟元素含量密切相關(guān)，F(xiàn)為 28%時，催化劑活性和選擇性均達(dá)到最佳；而F為65%時，催化劑活性和選擇性均達(dá)到最差，這主要是載體的包裹作用堵塞了Pt表面的活性位， 減少了NO的吸附量。研究還表明：在175℃下，Pt/FC 催化劑達(dá)到了90% 的脫硝率，生成N2的選擇性在70%以上。FC 載體和Pt 之間的電子轉(zhuǎn)移能促進(jìn)NO的吸附作用，這是催化劑具有高活性和高選擇性的主要原因。目前，對該類催化劑的研究重點(diǎn)放在進(jìn)一步提高催化劑的選擇性、抗硫性能和低溫活性幾個方面。

2  分子篩催化劑

分了篩催化劑因具有較高的催化活性和較寬的活性溫度范圍而在SCR 脫硝技術(shù)中受到關(guān)注。分子篩的類型是影響分子篩催化劑活性的重要因素。此外，與分子篩進(jìn)行離子交換的金屬類型也影響分子篩催化劑的活性。Hyun 等分別用Ru、Rh、Pd、Ir和Pt進(jìn)行離子交換的MF1 分子篩中，Pt-MFI催化活性較高。

Cu-ZSM-5和Fe-ZSM-5 是常用的分子篩催化劑，但催化劑的低溫活性不高、 水抑制及硫中毒等問題阻礙了其工業(yè)應(yīng)用。故而，對傳統(tǒng)的分子篩催化劑進(jìn)行修飾和改性以及開發(fā)低溫活性好、高抗硫毒和水抑制能力的新型分子篩催化劑是近些年研究的重點(diǎn)。分子篩催化劑的制備條件或制備方法影響其催化活性和選擇性，因此通常需要對催化劑進(jìn)行預(yù)處理。Pt離子交換后的ZSM-5分子篩在測試其活性之前經(jīng)H2和He處理，結(jié)果表明，催化活性顯著高于經(jīng)O2處理后的樣品，同時具有較高的選擇性。近兩年來用其它金屬元素交換的分子篩催化劑也顯示出了優(yōu)良的低溫活性和高脫NOx效率。Weia Z S等研究了微波Ga-A型分子篩催化劑的活性。結(jié)果顯示，在Ф(O2)=14%~19%，溫度為80~120℃時，脫硝率高達(dá)95.45%，因而是一類頗有研究開發(fā)價值的新型分子篩催化刑。

與貴金屬催化劑相比， 高溫下分子篩催化劑具有較好的活性和選擇性，但H2O和SO2存在時容易失活。MFI、MOR、FER和FAU分子篩分別用Co進(jìn)行離子交換，當(dāng)存在SO2時所得催化劑的催化活性基本喪失。Cu-MFI催化劑在銅離子交換量達(dá)到一定值時NOx脫除率可達(dá)到80%以上，但反應(yīng)氣體中有7%~10%(體積分?jǐn)?shù))的水時，又可使Cu-MFI催化劑幾乎完全失活。

3  金屬氧化物催化劑

在SCR 技術(shù)中常用的為金屬氧化物催化劑，同時該種技術(shù)也較為成熟。金屬氧化物有V2O5，F(xiàn)e2O5，CuO，CrOx，MnOx，MgO和NiO等。在眾多的金屬氧化物催化劑中研究和應(yīng)用最多的是V2O5/TiO2， V2O5－WO3/TiO2或V2O5－WO3/TiO2，這些催化劑被用于300～400℃的傳統(tǒng)SCR 裝置中，具有較高的催化活性。單一金屬氧化物型催化劑還原NO 活性不高，高溫下不穩(wěn)定。復(fù)合金屬氧化物經(jīng)組成、結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)和控制，通過穩(wěn)定一些活性物質(zhì)，催化活性可得到明顯改善。 其中常用的方法是將氧化物活性組分通過浸漬負(fù)載到氧化物載體上。復(fù)合金屬氧化物的表面經(jīng)活化處理，還具有較高的熱穩(wěn)定性。

因此，目前工程中應(yīng)用的SCR 催化劑有非負(fù)載型金屬氧化物催化劑、以TiO2 為載體的金屬氧化物催化劑和以A12O3、ZrO2，SiO2等為載體的金屬氧化物催化劑。其中，傳統(tǒng)的負(fù)載型金屬氧化物催化劑主要以V2O5為主劑， 以MoO3、WO3和MoO3 為輔劑構(gòu)成的復(fù)合氧化物作為活性成分。但是，這些催化劑需要的起活溫度較高，在低溫范圍大都活性較低，故很難達(dá)到實際應(yīng)用要求。

催化劑載體主要作用是提供大的比表面積的微孔結(jié)構(gòu)，在SCR反應(yīng)中所具有的活性極小。當(dāng)采用這一類催化劑時，通常以氨或尿素作為還原劑。 反應(yīng)機(jī)理通常是氨吸附在催化劑的表面，而NOx的吸附作用很小。當(dāng)采用SiO2和Al2O3或其混合物作為催化劑載體的時候，脫硝活性通常不如使用TiO2時高，這主要?dú)w因于其比表面的差異以及對氨的氧化作用不同，特別是硅基顆粒對氨的氧化作用比較強(qiáng)。當(dāng)使用ZrO2作為載體時，通常采用碳?xì)浠衔镒鳛檫€原劑，且其擔(dān)載不同的金屬氧化物的時候其最佳活性溫度區(qū)間通常高于300℃。下面著重介紹以TiO2、Al2O3為載體的催化劑及非負(fù)載型金屬氧化物催化劑。

(1)以TiO2為載體的金屬氧化物催化劑。銳鈦型TiO2具有很強(qiáng)的抗硫中毒能力，所以TiO2被廣泛地用作載體負(fù)載其它氧化物作為低溫SCR的催化劑。Donovan A 等分別用銳鈦礦TiO2負(fù)載V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni和Cu金屬氧化物催化劑，并對其進(jìn)行了對比研究。結(jié)果表明，在120℃下，各種負(fù)載金屬氧化物的活性可簡單表示為：Mn>Cu>Cr>Co>Fe>V>>Ni。Mn/TiO2催化劑活性最高， 生成N2的選擇性和NOx的轉(zhuǎn)化率均為100%，是一種理想的催化劑。 Wu等用共沉淀法制備了MnOx/TiO2催化劑并考察了其低溫選擇還原性能。在150~250℃ ，NOx的脫除率在90% 以上。分析認(rèn)為，高負(fù)載量能提高M(jìn)nOx/TiO2的脫NOx效率，且n(Mn)/n(Ti)=0.4時為最佳值。另外，NOx的轉(zhuǎn)化率隨O2濃度的增加而增加，當(dāng)O2的體積分?jǐn)?shù)為3% 時，NOx的脫除率開始變?yōu)槎ㄖ?。?dāng)NH3濃度較低時，NOx的轉(zhuǎn)化率隨NH3濃度的增加而增加，當(dāng)NH3過量后則脫除效率維持定值。

(2)以Al2O3為載體的金屬氧化物催化劑。Al2O3具有比較高的熱穩(wěn)定性，并且表面的酸性位有利于含氮物種的吸附，因而被廣泛地用做金屬氧化物催化劑載體。CuO/Al2O3催化劑因具備良好的同時脫硫脫硝性能而受到關(guān)注。 有學(xué)者對CuO/Al2O3催化劑的活性和影響因素作了報道。其結(jié)論是：SO2在低溫下生成的硫酸銅和硫酸氨會使催化劑失活，而在較高溫度下的SO2則能提高SCR 過程的活性。該催化劑在低溫150~200℃下具有較高的SO2脫除能力，但NO 的脫除率偏低。因此，選擇合適的方法，如Li等離子技術(shù)、超聲波等手段進(jìn)行誘導(dǎo)， 使得該催化劑具備更好的低溫活性是目前研究的重點(diǎn)。

(3)非負(fù)載型金屬氧化物催化劑。國內(nèi)外研究的非負(fù)載型金屬氧化物催化劑主要集中在Mn基、Ce基和Co基及其復(fù)合金屬氧化物方面。Tang 等引用3 種不同方法制備了非晶態(tài)MnO催化劑。 O2存在條件下，主要對SO2和H2O的影響因素作了考察。研究發(fā)現(xiàn)，水蒸氣對NO 的轉(zhuǎn)化率僅產(chǎn)生微弱的影響。SO2的存在容易使催化劑發(fā)生鈍化作用而失活，但其過程可逆。當(dāng)SO2和H2O被清除后，催化劑的活性又還原到初始水平。在80℃時，NO 轉(zhuǎn)化率為98%，150℃ 時達(dá)100%。他們認(rèn)為，催化劑的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)是其具備高活性的主要原因。Kang等對Cu-Mn復(fù)合氧化物催化劑作了研究報道，結(jié)果顯示該催化劑也具備較高的低溫活性。

4  碳基材料催化劑

碳基材料催化劑是指以碳基材料為載體的催化劑。 碳基材料提供了大的表面積微孔結(jié)構(gòu)，具有強(qiáng)烈的吸附性，其化學(xué)穩(wěn)定性良好、活性小，具有優(yōu)良的熱導(dǎo)性。

國內(nèi)外不少學(xué)者嘗試以各種碳材料及其改性材料作為載體負(fù)載金屬氧化物制備碳基催化劑。 結(jié)果顯示出了良好的低溫選擇催化還原特性。當(dāng)采用活性炭作為載體的時候，通常采用Mn2O3、V2O5作為活性組分，特點(diǎn)是其最佳反應(yīng)溫度通常比較低，在100～200℃，NOx的最高轉(zhuǎn)化率能達(dá)到90% 以上。

實踐表明，將催化劑負(fù)載于碳基載體后，催化劑的活性和穩(wěn)定性均有顯著提高。 故對新型碳基催化劑的研究一直是熱點(diǎn)問題。

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