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。但極少有實際運用。本文分析了各類因素對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，以期為開發(fā)具有實際應(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對銅基催化劑的催化性能有較大的影響，但在實際中，煙氣中將會不可避免地含有此類物質(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在催化劑表面競爭吸附，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（-OH），降低活性酸位點數(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于銅基催化劑活性的影響，實驗現(xiàn)象表明，在低溫條件下，水蒸氣的存在對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對催化劑的毒化作用[5]。Gao[6]等人對通過摻雜CuSO4對鈰基催化劑進(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催化劑對于二氧化硫有較好的耐性，在170℃時，通入SO2，其NO脫除效率仍高達(dá)75%以上，性能顯著優(yōu)于目前市場上常見的釩鎢鈦商業(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增強(qiáng)催化劑的抗性，也可通過對催化劑自身結(jié)構(gòu)的優(yōu)化來降低二氧化硫及水蒸氣對催化劑的毒化作用，此外，對于負(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外，還會由于其堿性，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數(shù)目，導(dǎo)致催化劑中毒[1]。楊文志[13]等研究了K2O對銅鋁基催化劑催化的的毒化作用，并通過添加助劑對催化劑性能進(jìn)行改進(jìn)，研究結(jié)果表明，K2O對催化劑的毒化作用隨K2O含量的增加而增加，同時，CeO2助劑的添加能夠部分抵消K2O對催化劑的毒化作用。如今對于如何降低煙氣中金屬物種對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

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)存在的各類雜質(zhì)，如酸性氣體，金屬及金屬鹽類對催化劑有著強(qiáng)烈的毒化作用，以及催化劑在應(yīng)用中的常見問題如塵粒，催化劑磨損等對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際應(yīng)用。因此，開展對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χ卸竞蟠呋瘎┻M(jìn)行再生也十分有必要。