稀土催化剂在环境保护中的应用进展.pdf

2008年3月
业.催化
008
第16卷第3期
INDUSTRAL CATALYSIS
Vol 16 No. 3
综述与展望
稀土催化剂在环境保护中的应用进展
赵岳,张晓玲,胡辉
(华中科技大学环境科学与に程学院,湖北武汉430074)
摘要:综述了稀土催化剂在烟气脱硫、脱硝、汽车尾气净化和光催化技术等方面的研究与应用进
展。展望了稀土催化剂在环境保护中的研究和发展方向。强调了稀土催化剂的开发应用对环境和
经济可持续发展的重要意义
关键词:应用化学;稀土催化剂;脱硫;脱氪;汽车尾气处理;光催化
中图分类号:TQ426.94;X7
文献标识码
文章编号:1008-1143(2008)03-0013-05
pplication of rare-earth catalysts in environmental protection
ZHO Yue HANG Xiaoling. HU Hui
School of Environmental Science and Engineering, Huazhong University of Science and Technology
Wuhan 430074, Hubei, China)
Abstract: The researches in and application of rare-earth catalysts in flue gas desulfurization, flue gas
denox, vehicle exhaust control and photocatalysis were reviewed, as well as the trends in the researches
and prospects in this aspect
Key words: applied chemistry; rare-earth catalyst; desulfurization; denox; vehicle exhaust control
photocatalysis
CLC number: T@426.94: X7 Document code: A Article ID: 1008-1143(2008)03-0013-05
如何高效、经济和无害化地消除或减少由于人
类活動而产生的环境污染成为环境可持发展的梒1稀土材料催化剂的研究与应用现状
心河题。在解决环境问题过程中,寻求一种既能对1.1烟气脱硫、脱硝催化剂
环境友好,又能有效降低环境污染物的催化材料至
SO2和NOx是大气中主要污染物,主要来源于
关重要,稀土材料具备这些特性。由于稀土元素具媒燃烧后排放的烟气。我国能源结构以煤为主,每
有丰富的能级利特殊的4外电子层结构,有着特殊年排放的SO2和NOx总量居世界首位,酸雨覆盖面
的物理和化学性能,不仅本身具有催化性能,而可积日趋增大,因此,对烟气脱碗、脱硝的处理迫在用
以作为添加剂和助催化剂,对其他催化剂进行改性,睫。研究表明,稀上催化剂在脱硫、脱硝的过程中显
提高催化剂的催化性能。因此,稀土材料作为催化
剂在许多化学过程中得到广泛应用,如化工、治金、
示出独特的催化性能,貝有广阔的应用前景。?期
医疗、能源和环境等。本文主要对稀土催化材料在对稀土氧化物催化还原SO2的研究主要局限于氧化
脱硫、脱硝、汽车尾气净化和光催化等泄及环境保护镧和氧化節的单组分方面2。胡辉等-研究发
领域的几个币要过程中的利川和发腰现状进行了评现,负钱于ッーA2O上的CeO2和LaO双组分催
述,并就稀土催化材料在环境保护应川中存在的问化剂催化还原SO2的活化温度比单个CeO2或
题及其发展方向进行了分析与胺望。
La203下降(50~100)℃,而貝有更高的活性
收稿日期:2007-08-02;修回日期:2007-09-24
作者简介:赵斤,1986年生,男,溯南省湘潭市人,本科,主要从事大气污染控制方面的研究。FE-mail:hustyucd@126.com
通讯联系人:胡辉,制教授。E-mail: hcho8@sina.,com
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工业催化
2008年第3期
在催化剂中,CeO2具有的氧缺位和高氧流动性提高耐氧性能对脱硫、脱氮技术的实际应用显得十分重
了催化剂的储氧能力,改善了催化剂的催化还原活要。? hang Xiankuan等对纯的和Sr改性后的稀
性.。因此,CeO2在催化还原脱硫中得到了泛的应土氧化物上CH4催化还原NO的反应进行了研究,
用。然而,CeO2这种氧缺位很容易受含氧分子CO2结果表明,Ia203CeO2和Sm2O3等稀土氧化物在尤
和H1O等的侵占,使催化活性降低,因此,在催化剂氧和有氧气氛下均貝有较好的催化活性,并H.02的
中引入过渡金属(如Cu),提供CO的表面吸附点,存在促进了除CecO2之外其他稀土氧化物催化还原
促进了CeO2表向上的述原,増强了催化剂抗水蒸NO的转化率。此外,初步研究表明,稀土材料
汽和CO2中毒的能力?。在催化剂中添加过渡金Cce02-la,O、/Y-Al20、催化剂以及预硫化的
属Cu,Cu和CeO2间的协同效应使催化剂的活性和「 Laco38和Cu- Laco3?催化剂均具有一定的
稳定性得釗叨显提高?。钙铁矿型和荳石型稀土耐氧脱硫性能,在含氧气氛下催化还原脱倇、脱硝技
复(混)合氧化物催化剂在催化还原脱硫中也表现术的研究上具有较大的发前景。?此,利用稀土
出艮好的应用前景。在脱硫反应达到稳定时,钙钛氧化物的特殊电子结构,研究貝有较高耐氧性能稀
矿复合氧化物将转化为金属硫氧化物活性相?。土催化材料是烟气脱硫、脱硝技术发茂方向。
该活性相可催化脱硫反应中生成的COS中产物1.2汽车尾气净化催化剂
SO2反应,抑制了毒性更大的COS的生成。陈爱
随着国家对环境保护抑的日谧重视,机动车尾气
平等8也发现单一的钴或镧的氧化物均很难4成排放标准更川苛刻。因此,开发高性能的三效催化
金属硫氧化物,而 La Coo2钙钛们结构促进了剂具有重要意义。以贯金属上、P和h为活性组
a202S和CoS2的生成,増强了钻和镧在活化硫化分,以y-A20、为載体的三元催化转化装置,能同
和脱硫反应中的协同效应。
时净化尾气中的C0、碳氰化合物(HC-)和NOx等有
除SO2外,NOx也是工业源排放污染物的主要害气体,在机动车尾气浄化中得到泛的应用。这
成分。催化净化技术是去除NOx的有效方法。去种催化剂使用的大量贯金属P、P和h等,价格昂
除NOx的催化剂主要有贵金属、过渡金属、钙钛矿贵,限制了其使用范,同时,负载活性成分y-
和混合氧化物催化剂等。S02在催化剂表面与NOAl20的热稳定性也受到影响。因此,寻找既能替
发生竞争吸附,可能与催化剂反应生成硫酸盐,认为代贵金属,义能提高γーA2O3热稳定性,同时能净化
是NOx选择性还原催化剂最重要的毒性物质。据尾气中的CO、HC和NOx的新型催化体系成为研究
此,开发出具有高抗SO2中毒能力的Cu-Ce复合的热点。稀土催化材料在汽牛尾气浄化中表现出优
催化剂9,并且发现在1aO2,S和CeO2-1aO2/
良的性能。大量实验研充表明,稀土材料可以有效
AlO2催化剂上SO2的存在反而促进了NO的催化抑制γーA20、高温烧结,提高催化剂的耐热性能、
还原"-"。最近,国外研究者义发现稀土(Ce、Tb贵金属的分散度、催化剂的抗中毒和时久性能,改普