在较低温度下有效去除氮氧化物的大块缺陷氧化钒

一种低温脱硝催化剂_x工业废气中使用的氨已经被研究人员在东京城市大学．

该催化剂由大块“有缺陷”的氧化钒组成，而不是在钛氧化物上负载的氧化钒，这是商业催化剂的情况，在较低的温度(<150°C)下具有更大的效率。

研究人员表现出了明显的提高，并检测了导致这种差异的反应机制。

燃烧煤炭、化石燃料和天然气产生的一些常见大气污染物是一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO)₂)，或氮的氧化物(NO_x）.它们是光化学烟雾和酸雨的主要原因，这使得从工厂和车辆排放中消除它们非常重要。

脱氮的核心技术是选择性催化还原(SCR)与氨反应，其中NO_x通过还原为水和氮而变得无害。钛负载的钒氧化物据说具有优越的选择性转化为氮，并已有效地应用于固定锅炉。

然而，负载型催化剂的一个主要瓶颈是催化活性所需的高温，一般为200°C至400°C。这通常导致机组被放置在靠近，例如，发电厂的锅炉，在那里，它们很容易受到损害，不仅是物理上的灰，而且由积累的硫酸铵。

如果装置安装在用于除尘的静电除尘器和用于消除硫酸盐沉淀的脱硫系统之后，就可以避免这些破坏因素。

然而，这种方法需要在较低的温度下具有较高的催化活性，因为此时废气的温度通常已降至约100℃。需要一种在较低温度下起作用的催化剂。

由东京都大学的猪俣雄介和村山彻领导的研究小组现在已经创造了一种基于大块钒氧化物的催化剂。钒氧化物(V₂O₅)是钒氧化物的一种经常发生的状态;然而，该团队通过将前驱体加热到270°C，有效地合成了钒(V)和钒(IV)氧化物，或“缺陷”氧化钒。

研究人员发现，这种“有缺陷”的催化剂在100°C以下的温度下具有卓越的催化活性。在这个温度下，NO_x将催化剂转化为无害化氮的速度比传统的钛基氧化钒催化剂快10倍，表现出了传统催化剂不足的优异性能。

这种增强归功于V(IV)的存在，它形成了“路易斯酸”(电子接受位点)，促进了氮氧化物与氨的反应转化为氮。

除了在工业催化中的实际应用，该团队预计，他们发现的机制可以作为其他科学研究的模型系统。

这项研究是与Chugoku电力公司合作进行的，并得到北海道大学催化研究所合作研究计划(批准号:19B1016)的部分资助。

来源:https://www.tmu.ac.jp/english/index.html