氮掺杂TiO2的低温SCR脱硝催化剂的研究

  本实验选用不同锻烧温度（400℃、500℃、600℃）的掺氮TiO2作为载体负载Mn、Cu、Ce以后的脱硝效率，在500℃下煅烧的催化剂催化效果比其他锻烧温度的催化剂催化效果更佳。

  通过XPS表征研究N掺杂对催化剂表面元素性质的影响，本实验对掺氮催化剂（钛氮比1:3）和未掺杂催化剂进行XPS表征。其中掺氮催化剂的光电子能谱如图3所示。XPS测试表明，Ti2p1/2与Ti2p3/2的结合能分别为464.2、458.53eV，与未掺氮中Ti2p1/2与Ti2p3/2的结合能464.4、458.65eV相比结合能均向低场发生移动，这在某种程度上预示着Ti原子周围电子密度增加，Nls的结合能峰位于399.45ev处。根据研究可知，在397~400eV范围内出现的峰能表明N原子以Ti-N键的形式存在于TiO2中，所以N掺杂进入了TiO2晶格，而不是吸附在TiO2表面。

  掺氮量对催化剂晶型的影响规律几乎一致。未掺氮的催化剂只有锐铁矿没再次出现金红石，而掺氮催化剂中有少部分金红石的生成。掺氮样品的衍射峰强度比未掺氮样品的明显减弱，这进一步说明掺氮的过程，导致氮氧置换，引起晶格变化，以此来降低了二氧化钛的结晶度。

  钛氮比1:3（400℃）的催化剂呈锐钛矿相结构，结晶度不高，晶型较差；钛氮比1:3（500℃）的催化剂晶型较好，呈锐钛矿相并有少部分金红石生成；钛氮比1:3（600℃）的催化剂大部分呈金红石相。锻烧温度过低，不利于催化剂表面氧空位的形成。过高则轻易造成催化剂烧结，同时会导致金红石大量生成。所以，载体在500℃下进行锻烧的催化剂活性最佳。

  利用扫描电子显微镜(SEM)对掺氮前后的催化剂进行了微观形貌的观察和研究，掺氮（钛氮比为1:3）和未掺氮催化剂的SEM谱图，放大倍数为200倍，可看出，这两种催化剂结构均为块状，大小相似，这说明掺氮对催化剂的形貌特征没有影响。

  1.通过对掺氮催化剂进行活性测试，发现N的加入能大大的提升催化剂的低温SCR活性，当钛氮比为1:3时催化剂活性最好，在180℃下的脱硝效率能够达到99.71%。

  2.由XPS的测试结果可知，样品成功实现了氮掺杂，N原子以Ti-N键的形式存在于TiO2中。

  3.XRD测试表明，掺氮降低了TiO2的的结晶度，且掺氮催化剂中既存在锐钛矿相又有少部分金红石相的生成。

  4.SEM根据结果得出掺氮对催化剂的形貌特征没影响。经N掺杂处理后的催化剂，微观变化幅度很小。

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