氮氧化物（NOx）是霧霾等大氣污染的主要污染源之一，同時(shí)還容易形成酸雨和光化學(xué)煙霧，對(duì)人類的健康極為不利。近年來(lái)，固定源煙氣排放的NOx含量日益增加，導(dǎo)致環(huán)境污染日益嚴(yán)重，其中大氣污染尤為突出。目前，環(huán)境污染問(wèn)題越來(lái)越受到世界各國(guó)的廣泛關(guān)注，尤其是霧霾問(wèn)題刺痛了全社會(huì)神經(jīng)，已成為關(guān)系人們生活健康、生態(tài)文明和國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重大社會(huì)問(wèn)題。
擇性催化還原法（SCR）脫硝技術(shù)是目前工業(yè)上應(yīng)用最為廣泛的一項(xiàng)技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)在1959年由美國(guó)Eegelhard公司率先申請(qǐng)了發(fā)明專利，1978年日本實(shí)現(xiàn)了SCR技術(shù)的工業(yè)化。目前，工業(yè)中使用的是V2O5-WO3/TiO2催化劑，主要采用液氨作為還原劑。該NH3-SCR脫硝催化劑以其脫硝效率高，抗硫性能強(qiáng)在工業(yè)中被廣泛應(yīng)用。但是，由于該催化劑在操作溫度高于260℃時(shí)才具有較高活性，通常被直接放置于尾氣出口端，而從鍋爐出來(lái)的尾氣中含有大量粉塵與SO2，催化劑易磨損、中毒，因此，對(duì)催化劑的強(qiáng)度和自身的抗中毒性要求極高，需定期吹掃催化劑孔道和更換催化劑。于是，開(kāi)發(fā)高性能低溫脫硝催化劑成為世界各國(guó)研究人員競(jìng)相追求的目標(biāo)。
近日，石河子大學(xué)代斌教授指導(dǎo)的工業(yè)催化研究團(tuán)隊(duì)在低溫NH3-SCR脫硝領(lǐng)域開(kāi)展了相應(yīng)的研究工作，特別是室溫NH3-SCR脫硝。該團(tuán)隊(duì)利用新疆豐富的蛭石資源，研究開(kāi)發(fā)了Mn基催化劑低溫脫硝催化劑。研究發(fā)現(xiàn)Mn-Fe/VMT催化劑在低溫段表現(xiàn)出了優(yōu)異的N2選擇性，在20℃和50℃的選擇性分別為97.1%和95.9%。隨著溫度的升高，副產(chǎn)物N2O和NO2的含量不斷上升，導(dǎo)致N2的選擇性不斷下降，在200℃和300℃的選擇性分別為52.1%和53.8%。與此同時(shí)，制備得到的Mn-Fe/VMT成型催化劑在低溫下表現(xiàn)出了優(yōu)異的NH3-SCR催化活性，在150℃的NO轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到98.6%，在20℃下，仍然具有62.2%的NO轉(zhuǎn)化率。
該室溫催化劑在未來(lái)有望安置在煙氣出口的最尾端，這樣既減少了粉塵對(duì)催化劑的磨損，又能避免H2O和SO2對(duì)催化劑的毒害，同時(shí)還可以節(jié)省能源。相關(guān)內(nèi)容以“EnhancedlowtemperatureNOreductionperformanceviaMnOx-Fe2O3/vermiculitemonolithichoneycombcatalysts.DOI:10.3390/catal8030100”為題，在《Catalysts》上發(fā)表論文（圖1）。
圖1低溫MnOx-Fe2O3/VMT成型脫硝催化劑（Catalysts,2018,DOI:10.3390/catal8030100）。
此外，在室溫脫硝方面，代斌教授研究團(tuán)隊(duì)還設(shè)計(jì)了一種水冷式介質(zhì)阻擋放電（DBD）等離子反應(yīng)器，并成功用于了NO的去除。在此工作中，NO主要分解為N2和O2，NO的轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到95.9%，具有很好的應(yīng)用前景。該工作以“High-efficiencyremovalofNOxusingdielectricbarrierdisgenonthermalplasmawithwaterasanouterelectrode,DOI:10.1088/2058-6272/aa861c”（圖3）為題，在《PlasmaScienceandTechnology》上發(fā)表。
圖2介質(zhì)阻擋等離子放電用于分解NO。（PlasmaScienceandTechnology,2018,DOI:10.1088/2058-6272/aa861c）。
以上研究工作得到了國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863計(jì)劃）（2015AA03A401）、國(guó)家自然科學(xué)基金（21663022）、兵團(tuán)科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)（2015BD003）、長(zhǎng)江學(xué)者和創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)發(fā)展計(jì)劃（IRT_15R46）等項(xiàng)目資助。
擇性催化還原法（SCR）脫硝技術(shù)是目前工業(yè)上應(yīng)用最為廣泛的一項(xiàng)技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)在1959年由美國(guó)Eegelhard公司率先申請(qǐng)了發(fā)明專利，1978年日本實(shí)現(xiàn)了SCR技術(shù)的工業(yè)化。目前，工業(yè)中使用的是V2O5-WO3/TiO2催化劑，主要采用液氨作為還原劑。該NH3-SCR脫硝催化劑以其脫硝效率高，抗硫性能強(qiáng)在工業(yè)中被廣泛應(yīng)用。但是，由于該催化劑在操作溫度高于260℃時(shí)才具有較高活性，通常被直接放置于尾氣出口端，而從鍋爐出來(lái)的尾氣中含有大量粉塵與SO2，催化劑易磨損、中毒，因此，對(duì)催化劑的強(qiáng)度和自身的抗中毒性要求極高，需定期吹掃催化劑孔道和更換催化劑。于是，開(kāi)發(fā)高性能低溫脫硝催化劑成為世界各國(guó)研究人員競(jìng)相追求的目標(biāo)。
近日，石河子大學(xué)代斌教授指導(dǎo)的工業(yè)催化研究團(tuán)隊(duì)在低溫NH3-SCR脫硝領(lǐng)域開(kāi)展了相應(yīng)的研究工作，特別是室溫NH3-SCR脫硝。該團(tuán)隊(duì)利用新疆豐富的蛭石資源，研究開(kāi)發(fā)了Mn基催化劑低溫脫硝催化劑。研究發(fā)現(xiàn)Mn-Fe/VMT催化劑在低溫段表現(xiàn)出了優(yōu)異的N2選擇性，在20℃和50℃的選擇性分別為97.1%和95.9%。隨著溫度的升高，副產(chǎn)物N2O和NO2的含量不斷上升，導(dǎo)致N2的選擇性不斷下降，在200℃和300℃的選擇性分別為52.1%和53.8%。與此同時(shí)，制備得到的Mn-Fe/VMT成型催化劑在低溫下表現(xiàn)出了優(yōu)異的NH3-SCR催化活性，在150℃的NO轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到98.6%，在20℃下，仍然具有62.2%的NO轉(zhuǎn)化率。
該室溫催化劑在未來(lái)有望安置在煙氣出口的最尾端，這樣既減少了粉塵對(duì)催化劑的磨損，又能避免H2O和SO2對(duì)催化劑的毒害，同時(shí)還可以節(jié)省能源。相關(guān)內(nèi)容以“EnhancedlowtemperatureNOreductionperformanceviaMnOx-Fe2O3/vermiculitemonolithichoneycombcatalysts.DOI:10.3390/catal8030100”為題，在《Catalysts》上發(fā)表論文（圖1）。
圖1低溫MnOx-Fe2O3/VMT成型脫硝催化劑（Catalysts,2018,DOI:10.3390/catal8030100）。
此外，在室溫脫硝方面，代斌教授研究團(tuán)隊(duì)還設(shè)計(jì)了一種水冷式介質(zhì)阻擋放電（DBD）等離子反應(yīng)器，并成功用于了NO的去除。在此工作中，NO主要分解為N2和O2，NO的轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到95.9%，具有很好的應(yīng)用前景。該工作以“High-efficiencyremovalofNOxusingdielectricbarrierdisgenonthermalplasmawithwaterasanouterelectrode,DOI:10.1088/2058-6272/aa861c”（圖3）為題，在《PlasmaScienceandTechnology》上發(fā)表。
圖2介質(zhì)阻擋等離子放電用于分解NO。（PlasmaScienceandTechnology,2018,DOI:10.1088/2058-6272/aa861c）。
以上研究工作得到了國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863計(jì)劃）（2015AA03A401）、國(guó)家自然科學(xué)基金（21663022）、兵團(tuán)科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)（2015BD003）、長(zhǎng)江學(xué)者和創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)發(fā)展計(jì)劃（IRT_15R46）等項(xiàng)目資助。
