摘要：銅基催化劑在中低溫脫硝領(lǐng)域中表現(xiàn)出良好的應(yīng)用潛力。但極少有實(shí)際運(yùn)用。本文分析了各類(lèi)因素對(duì)銅基脫硝催化劑的毒化機(jī)理。并總結(jié)部分催化劑改良方法，以期為開(kāi)發(fā)具有實(shí)際應(yīng)用能力的脫硝催化劑提供依據(jù)。

1引言

銅基催化劑在中低溫NH3-SCR脫硝反應(yīng)中具有良好的催化性能，但煙氣中的SO2、水蒸氣及重金屬等將會(huì)對(duì)銅基催化劑的催化性能有較大的影響，但在實(shí)際中，煙氣中將會(huì)不可避免地含有此類(lèi)物質(zhì)，因此，提高催化劑抗毒化性是優(yōu)化催化劑催化性能的關(guān)鍵。

2水蒸氣及二氧化硫（SO2）對(duì)銅基催化劑的毒化作用及催化劑改良

煙氣中存在的水蒸氣在中低溫條件下對(duì)銅基脫硝催化劑活性有較強(qiáng)的抑制作用，一方面，水蒸氣在催化劑表面形成水膜，抑制反應(yīng)物的吸附，降低催化劑活性[1]；另一方面，有學(xué)者對(duì)NH3-SCR反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行研究，在中低溫條件下，反應(yīng)遵循L-H機(jī)理，H2O與NH3在催化劑表面競(jìng)爭(zhēng)吸附，降低催化劑活性，為可逆作用；水蒸氣在表面化學(xué)吸附，形成成羥基位點(diǎn)（-OH），降低活性酸位點(diǎn)數(shù)目，不可逆失活[2]。煙氣管道中存在的SO2是造成銅基催化劑失活的另一重要原因。SO2對(duì)SCR脫硝催化劑的影響具有兩面性。低濃度的SO2可以增強(qiáng)催化劑的表面酸性，有利于催化反應(yīng)的進(jìn)行；但在低溫條件下，SO2會(huì)在O2及煙氣中水蒸氣的參與下，與還原劑或活性組分相互反應(yīng)，生成硫酸鹽，覆蓋活性位點(diǎn)甚至造成催化劑堵塞[3]。杜學(xué)森[4]探究了煙氣中存在的水蒸氣對(duì)于銅基催化劑活性的影響，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象表明，在低溫條件下，水蒸氣的存在對(duì)催化劑活性有抑制作用，但在高溫條件下，系統(tǒng)中水蒸氣的存在會(huì)增強(qiáng)催化劑的催化活性。與前人的研究結(jié)果相吻合。有研究表明，在催化劑中摻雜某些稀土金屬組分可以增加催化劑表面酸性位點(diǎn)的數(shù)目，提高催化劑的氧化還原能力，從而降低水蒸氣及SO2對(duì)催化劑的毒化作用[5]。Gao[6]等人對(duì)通過(guò)摻雜CuSO4對(duì)鈰基催化劑進(jìn)行改良，發(fā)現(xiàn)，催化劑中Cu的摻雜增強(qiáng)了催化劑的抗硫抗水能力。Wang[7]等制備了金屬有機(jī)框架銅基脫硝催化劑，研究其性能，發(fā)現(xiàn)Cu-MOF催化劑對(duì)于二氧化硫有較好的耐性，在170℃時(shí)，通入SO2，其N(xiāo)O脫除效率仍高達(dá)75%以上，性能顯著優(yōu)于目前市場(chǎng)上常見(jiàn)的釩鎢鈦商業(yè)脫硝催化劑。因此，為提高催化劑的抗硫抗水性能，可以考慮在催化劑中引入新的組分如稀土元素來(lái)增強(qiáng)催化劑的抗性，也可通過(guò)對(duì)催化劑自身結(jié)構(gòu)的優(yōu)化來(lái)降低二氧化硫及水蒸氣對(duì)催化劑的毒化作用，此外，對(duì)于負(fù)載型銅基催化劑，載體改性也是一種有效的提高催化劑性能的措施。

3金屬對(duì)銅基催化劑活性的影響的毒化作用及催化劑改良

多數(shù)煙氣中存在多種金屬物質(zhì)，如K、Ca、Pb、As等，對(duì)于催化劑的催化脫硝性能有極大的毒化作用。某些金屬氧化物除了造成催化劑孔道堵塞從而減少催化劑酸性位點(diǎn)外，還會(huì)由于其堿性，造成催化劑酸性降低，與SO2反應(yīng)生成硫酸鹽，降低催化劑活性位點(diǎn)數(shù)目，導(dǎo)致催化劑中毒[1]。楊文志[13]等研究了K2O對(duì)銅鋁基催化劑催化的的毒化作用，并通過(guò)添加助劑對(duì)催化劑性能進(jìn)行改進(jìn)，研究結(jié)果表明，K2O對(duì)催化劑的毒化作用隨K2O含量的增加而增加，同時(shí)，CeO2助劑的添加能夠部分抵消K2O對(duì)催化劑的毒化作用。如今對(duì)于如何降低煙氣中金屬物種對(duì)銅基脫硝催化劑的毒化作用的研究尚不成熟，需要進(jìn)一步研究。

4結(jié)語(yǔ)

綜上所述，銅基催化劑在中低溫脫硝領(lǐng)域中具有出色的應(yīng)用潛力，但是其抗水抗硫性以及煙氣管道內(nèi)存在的各類(lèi)雜質(zhì)，如酸性氣體，金屬及金屬鹽類(lèi)對(duì)催化劑有著強(qiáng)烈的毒化作用，以及催化劑在應(yīng)用中的常見(jiàn)問(wèn)題如塵粒，催化劑磨損等對(duì)催化劑活性及使用壽命的消極影響，抑制了銅基催化劑的實(shí)際應(yīng)用。因此，開(kāi)展對(duì)銅基催化劑中毒性能機(jī)理的研究及催化劑性能的改良十分重要。此外，采用適當(dāng)?shù)姆绞綄?duì)中毒后催化劑進(jìn)行再生也十分有必要。