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煅烧菱铁矿制备纳米结构化α-Fe2O3及其NH3-SCR脱硝活性研究
  • ISSN号:0253-2468
  • 期刊名称:《环境科学学报》
  • 时间:0
  • 分类:X701.3[环境科学与工程—环境工程]
  • 作者机构:[1]合肥工业大学资源与环境工程学院,纳米矿物与环境材料实验室,合肥230009, [2]滁州学院材料与化学工程学院,滁州239000
  • 相关基金:国家自然科学基金(No.41672040,41572029,41472047); 中国博士后科学基金(No.2014M551794); 安徽省自然科学基金(No.1708085MD87); 中央高校基本科研业务费专项资金(No.2014HGCH0007,JZ2017HGTB0196)~~
中文摘要:

利用菱铁矿的热分解特性,在空气中不同温度下(400、500、600、700、800℃)煅烧天然菱铁矿制备具有纳米尺寸形貌特征的α-Fe_2O_3,作为NH_3选择性催化还原(NH_3-SCR)脱硝的催化剂.采用X射线衍射(XRD)、程序升温脱附(NH_3-TPD)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis DRS)等手段对催化剂结构进行表征,并利用气固相催化反应系统对催化剂的NH_3-SCR脱硝活性和N_2选择性进行评价,同时考察其抗水抗硫及稳定性.结果表明,天然菱铁矿于空气中500℃煅烧相变为α-Fe_2O_3,具有最低的晶体尺寸(约10 nm)、最高的比表面积(39.68 m~2·g~(-1))和最优的脱硝活性;500℃煅烧菱铁矿制备的催化剂在250~400℃温度窗口内脱硝效率达到100%,并能保持较高的N_2选择性,这主归因于其具有的纳米多孔结构特性和较大的比表面积,以及表面丰富的酸性位点和吸附态氧.当同时存在5%H_2O和0.04%SO_2时,α-Fe_2O_3在250~400℃区间的脱硝效率高于88%,且在300℃下持续反应360 min,脱硝效率维持在75%以上,表明500℃煅烧菱铁矿制备的催化剂具有良好的抗水抗硫和稳定性.

英文摘要:

Nano-α-Fe_2O_3 was prepared by annealing siderite in air atmosphere at different temperatures( 400,500,600,700,800 ℃) and used as catalysts for selective catalytic reduction( SCR) of NO by ammonia. The catalytic performance of nano-α-Fe_2O_3 was evaluated in a laboratory-scale catalytic system and the effect of SO_2 and H_2O on the catalytic reduction activity was also investigated. The catalysts were characterized by X-ray diffraction( XRD),NH_3 temperature programmed desorption( NH_3-TPD),X-ray photoelectron spectroscopy( XPS),UV Vis diffuse reflectance spectroscopy( UV Vis-DRS),etc. The results showed that natural siderite was transformed into α-Fe_2O_3 after annealing at 500 ℃ in air atmosphere. The newly formedα-Fe_2O_3 at 500 ℃ had the lowest crystal size( about 10 nm) and highest specific surface area( 39.68 m~2·g~(-1)) compared with those of α-Fe_2O_3 prepared at other temperatures. Meanwhile,the α-Fe_2O_3 formed at 500 ℃ exhibited a high N_2 selectivity and de-NO_xperformance( 100%) at middle-low temperature( 250 ~ 400 ℃). The nano-porous microstructure,large surface area,plenty acidity sites,and adsorbed oxygen on the surface of the catalyst were responsible for the excellent performance. Besides,the conversion of NO was higher than 88% at 250 ~ 400 ℃ and was maintained above 75% at 300℃ for 360 min in the presence of 5% H_2O and 0.04% SO_2. This indicated that this kind of nano-α-Fe_2O_3 had a good resistance to H2 O and SO_2 at theexperimental conditions.

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期刊信息
  • 《环境科学学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院生态环境研究中心
  • 主编:汤鸿霄
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  • 邮编:100085
  • 邮箱:hjkxxb@rcees.ac.cn
  • 电话:010-62941073
  • 国际标准刊号:ISSN:0253-2468
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1843/X
  • 邮发代号:82-625
  • 获奖情况:
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰地学数据库,荷兰文摘与引文数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
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