消除汽车尾气中的氮氧化物常常是作为环境保护的研究热点话题,常见的氮氧化物催化剂主要有以二氧化钛为载体的氧化锰催化剂,具有良好的低温脱硝活
消除汽车尾气中的氮氧化物常常是作为环境保护的研究热点话题,常见的氮氧化物催化剂主要有以二氧化钛为载体的氧化锰催化剂,具有良好的低温脱硝活性性能,但这类催化剂多数是没有规则形貌的颗粒,而规则形貌的催化剂有可能改善催化剂的催化效果。本课题试着合成以二氧化钛为核,氧化锰为壳的核壳结构催化剂来脱去氮氧化物,期望获得低温性能的氮氧化物脱硝催化剂。
1.2氮氧化物的来源与危害
氮的氧化物,除了二氧化氮以外其他均匀用有毒有害气体,他们也是最为常见的大气污染物。自然界会由海洋和土壤之中产生天然排放的氮氧化物,这一过程属于自然界正常的氮循环过程,因此不会对我们的生活环境造成太大的影响。但是,我们生活中常见的污染其实大多数都来源于人为的活动所排放的氮氧化物,例如我们日常出行的交通工具产生的废气,我们日常生活用品制造过程中产生的三废,北方冬季取暖时锅炉房燃烧的废气等等;这些与我们生活息息相关的废气排放量正是导致生态系统遭到严重损坏的主要原因;还有一大部分来源于工厂的施工作业过程之中,如:钢材厂,硝酸厂,有机工厂等工厂大规模生产作业时的乱排乱放。
氮氧化物(NOX)不仅仅是硝酸型酸雨的罪魁祸首,还是破坏我们赖以生存的臭氧层,氮氧化物不仅可以直接对大气造成污染,还会与其他有害气体结合形成气溶胶并产生光化学烟雾。不仅如此氮氧化物还具有很强的毒性,氮氧化物 不单只是造成人体和环境的危害,同时也对我们的经济生活有着极大的危害。在我国氮氧化物的排放量很大,并且其来源较为复杂,不容乐观的是——由于我国特殊的人口,经济增长模式和城市化进程的逐步加速,导致我国的氮氧化物排放量将在未来急剧增长。
氮氧化物可使地球的平流层中的臭氧大幅度减少,这一现象将会使到达地球的紫外线辐射量增加,这一大气环境的改变后的结果是导致我们还皮肤病变的几率大幅度增加;工业生产或汽车尾气中的氮氧化物如果被我们呼吸进入人体肺的深部,极有可能会引起我们肺部的病变。而由氮氧化物所引起的光化学污染也正在逐渐的影响着我们的身体健康,但是这一事实却往往被我们所忽视。
1.2.1脱硝型催化的剂概述
催化脱销是指,分别对燃烧物进行燃烧前脱硝,燃烧时脱硝和燃烧后脱硝的方法,来防止工业生产中锅炉内的煤炭燃烧后所产生的氮氧化物污染环境。
在当前的社会生产生活中,工业上的脱硝手段主要是采用烟气脱硝法来对工厂的氮氧化物排放量进行减排处理。这种方法的原理是:首先使用氧化剂将有毒的氮氧化物氧化成无毒无害的NO2,然后采用水或者碱溶液将生成的NO2吸收,即可实现脱硝。由于治理工艺的不同烟气脱硝法可以大致为干法和湿法脱硝。就目前来看湿法脱硝脱硫的工艺较为成熟并且效率较高高还有着较为广泛的实际应用,但湿法脱硝这一技术也因其较高的成本和占地面积相对较广,最严重的是湿法脱硝易产生设备腐蚀,氨泄漏等二次污染问题。经过一系列的对比后我们发现,干法脱硝比湿法脱硝更为经济高效。除了烟气脱硝外,国内外的一些科学家还发明并推广了微生物脱硝法;催化剂在很多的化学反应中往往有着举足轻重的作用,因此多年来大量的科研工作者热衷于研究各类催化剂的相关性质从而达到安全,绿色,环保的除硝目的,坚持以绿色化学的理念来合成更加优秀的催化剂。
在目前看来,以WO3和MoO3作为助剂,V2O5负载TiO2 型的脱硝型催化剂,仍然是市场占有度最高的脱硝型催化剂,这种催化剂是以 V2O5作为活性组分,WO3和MoO3作为助剂,使用纳米二氧化钛为钒基型催化剂的载体,一方面很大程度上改善了钒基型催化剂的稳定性,增强了钒基型催化剂的活性,从而在一定的范围内极大程度的提高了钒基型催化剂的抗毒性能。目前,这种催化剂以及逐渐的占据了商业市场。可是值得注意的是,这种催化剂自身仍存在着一些问题,首先是实验时的操作温度要求较高,其次是反应物的温度区间窄,最后是这一催化剂所具有的生物毒性。所以大量的研究人员一直努力的通过多种途径来对钒基催化剂进行改性,从而来提高其低温活性等问题。