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摘要本毕业设计通过络合法和共沉淀法合成了铈镍复合氧化物催化剂，通过改变Ce(NO3)3•6H2O和 Ni(NO3)2•6H2O 的比例、晶化时间以及 pH 值合成了不同状态的铈镍复合氧化物，并将所制得的催化剂进行XRD、TEM、EDS 表征。从 XRD 看出所制备的铈镍复合氧化物除了立方萤石结构的 CeO2的衍射峰外, 没有找到有任何符合镍物种的衍射峰, 基本可以说明镍高度分散在了 CeO2载体表面，也即实验已成功合成出了铈镍复合氧化物。根据TEM 和 EDS的结果可以看出镍成功负载到了 CeO2上，合成出了微米级别的铈镍复合氧化物，镍的含量约为3%。脱硝活性测试的研究发现， 改变 Ce(NO3)3•6H2O和 Ni(NO3)2•6H2O 的比例对转化率的影响不是很大，大概在 330～360℃时催化活性最高；调节 pH 对所制催化剂的转化率影响较大，pH 调到 7～8 时，所制备的催化剂的催化效率大大提高，最高可达到 97%的转化率。27647
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毕业论文关键词 铈镍复合氧化物 络合法 共沉淀法 脱硝
Title Preparation of cerium nickel composite oxide and itsdenitrification activity
Abstract The graduation design through complex legal and nickel cerium composite oxide catalystwas prepared by the method of co precipitation, by changing the ratio of Ce(NO3)3•6H2O andNi(NO3)2•6H2O, crystallization time and pH value of synthesized different nickel ceriumcomposite oxide, and XRD, TEM and EDS were used to characterize the prepared catalyst, andResearch on de NOx activity.From the XRD，we can see that preparation of nickel cerium composite oxide in addition tothe cubic fluorite structure of CeO2 diffraction peaks were not observed in the diffraction peaksof nickel species belonging to the, indicated that the nickel species with highly dispersed formexists in the surface of CeO2, that experiment has been successfully synthesized nickel ceriumcomposite oxide.According to the results of TEM and EDS can see nickel successfully loaded onto the CeO2and synthesized micron sized nickel cerium composite oxide and nickel content of about 3%.The study on denitration activity test found that changes in the Ce(NO3)3•6H2O andNi(NO3)2•6H2O proportion of conversion rate influence is not very big, probably in 330 ~360 ℃, the catalytic activity of the highest; regulating pH of the catalyst conversion rate hasgreat influence on the pH is adjusted to 7 ~ 8 of the catalytic efficiency of the catalyst is greatlyimproved, the maximum rate reached 97% conversion.Keywords Ni/CeO2 Complexing method Coprecipitation method Denitration
目次
1引言1
1.1NOx的控制技术.1
1.2SCR技术原理3
1.3处理NOx的催化剂3
1.4催化剂制备方法6
1.5本论文的研究内容和意义7
2实验8
2.1实验仪器及药品8
2.2催化剂的制备9
2.3催化剂的表征9
2.3.1X射线衍射（XRD）9
2.3.2透射电子显微镜（TEM）10
2.3.3能量分散谱仪（EDS）.10
2.3.4脱硝活性测试11
3结果和讨论12
3.1XRD分析.12
3.2TEM分析.14
3.3EDS分析15
3.4脱硝活性分析18
结论21
致谢22
参考文献23
1 引言随着现代工业的发展，环境污染问题己经成为一个日渐严重的全球性问题，越来越受到人们的关注。环境污染已经开始严重威胁人类生存和发展，甚至导致生态平衡被破坏。近几年一到秋天或冬天，全国许多城市以中东部地区为代表总是出现雾霾天气。根据研究调查，我国的氮氧化物的排放量到 2020年将可能成为世界最多的[1]。鉴于这些原因，国家在“十二五”规划之中把氮氧化物的排放控制划为重中之重[2]。氮氧化物是一类对人体的健康和自然界的生态平衡会造成很大伤害的化学物质[3]。氮氧化物简称 NOX，其中包括很多种，如NO、NO2、N2O、N2O3等，其中，主要以NO 和 NO2形式存在。化工厂的废气排放，火电厂、煤炭发电厂产生的煤炭烟气，汽车、飞机的尾气等，是大气中氮氧化物的主要来源。NOX会造成许多环境方面的危害，比如NOX的含量升高会引起酸雨的产生，同时也会消耗掉臭氧以及造成光化学烟雾等一系列的环境问题[4,5]。通常由于煤的正常燃烧产生的氮氧化物中95%以上的气体都是NO，无色无的一氧化氮非常容易结合血液中的血红蛋白，生成会引起血液的输氧能力严重下降的亚硝基高铁血红蛋白或者亚硝基血红蛋白，造成血液氧含量大量减少，从而导致中枢神经麻痹。NO2的毒性更大，大约为NO 毒性的5 倍以上，人体吸入二氧化氮时，心肝肾包括血液组织都会受到不同程度的损害。NO 在一定条件下（比如阳光照射）下会解离出氧原子，带动一连串后续的化学反应，甚至进一步同大气中的其它化学物质发生反应产生破坏环境的光化学烟雾。此外，氮氧化物作为PM2.5的重要组成成分之一，是造成温室效应和臭氧层空洞的重要原因。所以现在治理大气污染的热点之一就是有效控制氮氧化物的处理和排放。1.1 NOx的控制技术环境中的氮氧化物，相当大一部分是由于人类活动如化石燃料燃烧过程中排放出来的[6]。根据氮氧化物产生的原因，目前控制 NOx 的技术可以分为以下几种[7]：燃烧前处理技术、燃烧中控制技术和燃烧后处理技术。燃烧前处理技术主要是使用氮含量较低的燃料和通过降低氮的含量来净化燃料，如用天然气代替柴油。但燃烧前处理技术所需要的成本相对较高，不适于进行大规模工业生产。燃烧中控制技术是通过对氮氧化物的产生机理研究和分析出现的，主要有低氧含量燃烧法，再燃烧技术，烟气循环法、空气分级燃烧和低氮氧化物燃烧器等。想要减少氮氧化物的排放量，必须要想办法改进燃烧技术，比如改进燃烧的条件。虽然这种方法许多都可以使燃烧效率得到不同程度上降低，但大多都不能充分利用资源，使得能源利用率大打折扣。燃烧后处理技术，也可以叫烟气脱硝技术，主要是处理燃烧后所产生废气中的氮氧化物。现阶段在世界范围内用的相对最多的是SCR技术，因为这种烟气脱硝方法比较成熟有效，可以在 200℃-450℃的较低温度下达到 90％以上的氮氧化物脱除效率[8]。主要采取以下几种方法：(1) 吸收法[9-11]目前工业生产中使用较多的就是吸收法。吸收法有很多种，其中大多数方法的脱除率都不太高，只能在 80%以下，但结合两种或两种以上方法的话就可以大大增强脱除效果。使用液相还原吸收法若还原剂用尿素的话可以达到90%的脱除率。(2) 吸附法[12]作为一种相对比较完善的工业脱硝技术，用吸附法来处理氮氧化物的原理为：周期性的调整压力和温度来用比表面积较大的吸附剂对氮氧化物进行吸附和解吸，分离出废气中的氮氧化物，净化和富集。用吸附法一般不会产生二次污染，并且这种方法成本很低。现阶段用的较多有分子筛、硅胶、夫然沸石、活性碳及泥煤等吸附剂，但它们的吸附量一般不大，处理含量高的氮氧化物时需要量太大，从而导致设备需求较高，投资很多，不利于大规模工业生产。(3) 微生物法[13,14]微生物法的机理是在外部加入碳源的条件下适当使用相匹配的脱氮菌，以氮氧化物为氮源，将氮氧化物转变成没有危害的氮气，这样脱氮菌就会得到繁殖的有利条件。广泛使用的微生物法有生物洗涤、生物过滤和生物滴滤等类型。(4) 电子辐射法电子辐射法分为脉冲电晕砝和电孑束法两种，该方法的基本机理是借助高压放电或者电子束照射电离废气中的氮氧化物，从而脱除氮氧化物。该方法一般一起脱除二氧化硫和氮氧化物，所用装置相对较小且便宜，操作简单方便，占地面积小，一般没有二次污染，唯一阻碍这种方法大规模投入工业生产的原因就是能量消耗比较高。(5) 催化法[15-19]催化法是目前使用最普遍的烟气脱硝技术，适用于大规模生产，因为该法与前边几种方法比相对高效迅速。非选择性催化还原法是用一些还原剂在一千度的炉膛内将氮氧化物转化为氮气，可以达到 80%的脱除率，副作用就是可能会生成一些氧化二氮。选择性催化还原技术则是在金属复合氧化物这类催化剂上利用氨气、一氧化氮、硫化氢等还原剂还原氮氧化物使其转化成氮气和水，虽然投资花销相对大些，但对氮氧化物的脱除效率可达到90%以上。SCR技术虽然已广泛应用，但由于其不算太经济且可能产生二次污染，所以该方法还有待提高和完善。
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