乙酸再生法恢复钾中毒CeO2 /TiO2 -HPW催化剂的NH3 -SCR性能及反应机制研究

针对生物质电厂中钾(K)中毒导致NH3 -SCR催化剂失活难题，研究人员开发了Ce/Ti-PW催化剂并采用乙酸洗涤再生策略。研究表明，该催化剂通过恢复BET比表面积、NOx /NH3 吸附能力和活性位点数量，有效重建了Langmuir-Hinshelwood反应路径，使再生后的R-Ac-0.3?K/Ce/Ti-PW在宽温域展现优异脱硝性能，为环保型催化剂开发提供新思路。

　　

随着生物质能源在电力行业的广泛应用，其燃烧产生的NO_x
污染问题日益突出。虽然NH₃
-SCR技术能有效脱硝，但生物质燃料中富含的碱金属钾(K)会严重毒化催化剂活性位点。现有钒基催化剂虽具商业价值，却存在环境风险，而静电除尘器(ESP)又无法完全拦截气态K。更棘手的是，传统再生方法如水洗对K去除效率低下，开发兼具高K耐受性和可再生性的环保催化剂成为行业痛点。

针对这一挑战，中国的研究团队在《Applied Surface Science》发表研究，创新性地将磷钨酸(HPW)修饰的CeO₂
/TiO₂
催化剂(Ce/Ti-PW)与乙酸再生技术结合。通过H₂
-TPR(程序升温还原)、NO_x
/NH₃
-TPD(程序升温脱附)等表征手段，结合瞬态反应实验，系统揭示了K中毒机制和乙酸再生原理。研究发现，K会阻断桥式硝酸盐与NH₃
的Langmuir-Hinshelwood(L-H)反应路径，而乙酸洗涤能高效清除表面K物种，使催化剂活性恢复至新鲜态的95%以上。

催化剂合成与表征
采用浸渍法制备Ce/Ti-PW催化剂，通过XRD、BET、XPS等分析其物相结构和表面性质。H₂
-TPR显示K中毒使还原峰温度升高50°C，而再生后恢复至初始状态；NH₃
-TPD证实乙酸处理能重建酸性位点，使NH₃
吸附量提升3倍。

K中毒与再生效应
对比Ce/Ti与Ce/Ti-PW发现，后者在0.3% K负载下仍保持80% NO_x
转化率，而前者完全失活。乙酸再生后的R-Ac-0.3?K/Ce/Ti-PW在200-450°C窗口内活性恢复90%以上，且NO氧化生成NO₂
的能力增强，低温活性提升显著。

反应机理研究
瞬态实验表明，K会抑制L-H路径中桥式硝酸盐与NH₃
的反应，再生后该路径完全恢复。动力学分析显示乙酸处理使表观活化能从48 kJ/mol降至41 kJ/mol，接近新鲜催化剂水平(39 kJ/mol)。

该研究不仅证实Ce/Ti-PW较传统Ce/Ti具有更强的K耐受性，更开创性地提出乙酸再生这一高效、环保的催化剂再生方案。通过重建催化剂表面酸性位点和氧化还原循环能力，解决了生物质电厂SCR催化剂寿命短的核心痛点。特别是再生催化剂在含H₂
O气氛中仍保持稳定性能，具备直接工业应用价值，为开发非钒基SCR催化剂体系提供了重要技术路径。