Page 45 - 《精细化工》2022年第6期

第 6 期 王秋麟，等: 二氧化钛纳米管的制备及其在 SCR 脱硝领域应用的研究进展 ·1111·

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TiNTs 层间 H 交换使其以 V 2 O 5 形式负载于 TiNTs 壁面定向诱导分散（如图 5 所示）。他们首先将 TiNTs
–
表面，而以 NH 4 VO 3 为前驱体时 VO 3 则与 Ti—O— 浸渍于 Ce(NO 3 ) 3 溶液，借助真空和超声辅助诱导 Ce
Ti 中 O 原子相互作用以 V 2 O 4 形式附着于 TiNTs 表 原子进入 TiNTs 管内得到 Ce-in-TiNTs；然后在常温常
面（如图 4 所示）。 压下将 Ce-in-TiNTs 浸渍于 Cu(NO 3) 2 溶液，此时 Cu
原子难以再进入管内而附着于 TiNTs 外壁面，从而
成功制得 Ce 原子分布于管内而 Cu 原子分布管外的
Ce-in-TiNTs-Cu-out 催化剂（如图 2 h 所示）。

图 5 Ce-in-TiNTs-Cu-out 催化剂定向诱导制备 [71]
Fig. 5 Directional induction preparation of Ce-in-TiNTs-
Cu-out catalyst [71]

2.2 TiNTs 负载型催化剂 NH 3 -SCR 脱硝性能
常见 TiNTs 负载型催化剂脱硝活性和抗中毒性

图 4 VOSO 4 和 NH 4 VO 3 在 TiNTs 表面负载机制 [74] 能如表 1 所示，TiNTs 负载型催化剂具有高低温活
Fig. 4 Loading mechanism of VOSO 4 and NH 4 VO 3 on 性、宽温度窗口和强抗中毒能力。常见 TiNTs 负载
TiNTs surface [74] 型催化剂在 100 ℃低温条件下也能脱除 90%以上

2.1.2 TiNTs 负载型催化剂形貌结构优化调控 NO x 且脱硝效率可在较宽温度范围内（100~450 ℃）
TiNTs 负载型催化剂微观形貌结构是催化剂低 保持在 60%以上；TiNTs 负载型催化剂抗中毒性能
温活性和抗中毒性能的决定因素，因此探明 TiNTs 优异，即使在含 SO 2 和 H 2 O 气氛中或碱金属处理后，
负载型催化剂微观形貌结构关键影响因素并掌握其 亦能达到较高的脱硝效率。此外，TiNTs 负载型催
优化调控机制，是制取高效 SCR 催化剂重要前提。 化剂脱硝活性还能保持长时间稳定 [25] 。陈雄波 [24] 考
根据上述调研可知，优化催化剂制备工艺、选择合适 察 Ce/TiNTs 催化剂脱硝活性和稳定性时发现，该催
活性组分种类、负载量和前驱体是促进活性组分在 化剂能在 350 ℃下连续运行 168 h 且脱硝效率始终
TiNTs 表面负载的重要手段。YAO 等 [71] 进一步借助 保持在 99%~100%范围，为 TiNTs 负载型催化剂实
真空和超声辅助手段实现了活性组分在 TiNTs 内外 际工业应用提供了可行性支撑。

表 1 常见 TiNTs 负载型催化剂的脱硝活性和抗中毒性能
Table 1 Denitrification activity and toxicity resistance of common TiNTs supported catalysts
反应工况 参考
催化剂 T 90%/℃ T >60% /℃ η S+H/% η AM/% ϕ(NH 3)/ ϕ(SO 2)/ ϕ(H 2O)/ w(AM)/ –1 文献
% ϕ(NO)/% % % % GHSV/h
Mn/TiNTs 180 120~250 60 (200 ℃) — 0.05 0.05 0.005 5 — 40000 [68]
MnCe/TiNTs 250 180~370 70 (300 ℃) — 0.07 0.07 0.025 1.5 — 100000 [70]
V 2O 5-WO 3/TiNTs 300 240~420 80 (350 ℃) — 0.05 0.05 0.005 5 — 40000 [66]
V/TiNTs 275 250~450 — 90 (330 ℃) 0.06 0.06 — — 1.2 100000 [74]
Ce/TiNTs-out 275 220~500 — 90 (350 ℃) 0.06 0.06 — — 1 100000 [75]
Mn/TiNTs 100 100~250 — — 0.1 0.1 — — — 50000 [76]
Ce/TiNTs 200 150~350 — — 0.1 0.1 — — — 50000 [76]
V/TiNTs 150 100~350 — — 0.1 0.1 — — — 50000 [76]
Cu/TiNTs 150 100~300 — — 0.1 0.1 — — — 50000 [76]
Fe/TiNTs 200 200~350 — — 0.1 0.1 — — — 50000 [76]
注：T 90%表示脱硝效率达 90%所需温度；T >60%表示脱硝效率高于 60%的温度范围；η S+H 和 η AM 分别表示 SO 2 和 H 2O 同时存在或
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碱金属（Na 和 K ）处理后，脱硝效率最大值及其所对应的反应温度；ϕ(NH 3)、ϕ(NO)、ϕ(SO 2)、ϕ(H 2O)和 w(AM)分别表示 NH 3、NO、
SO 2 和 H 2O 体积分数及碱金属质量分数；GHSV 为空速。—表示无数据。