董璐，黃亞繼，丁守一，程好強(qiáng)，王圣，段鈺鋒

（1 東南大學(xué)能源熱轉(zhuǎn)換及其過程測(cè)控教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇南京210096；2 國(guó)電環(huán)境保護(hù)研究院，江蘇南京210031）

汞是一種劇毒物質(zhì)，具有極強(qiáng)的揮發(fā)性、毒性，易于在生物體內(nèi)積累，嚴(yán)重危害人類健康[1]。環(huán)境中的汞主要來源于自然排放和人為排放，其中燃煤汞排放是很重要的汞污染源，約占人為汞排放的1/3[2]。我國(guó)環(huán)保部于2011 年頒布《火電廠空氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 13223—2011），明確指出自2015年1月1日起燃煤鍋爐煙氣中汞及其化合物的排放限為0.03mg/m3。面對(duì)日益嚴(yán)峻的大氣污染現(xiàn)狀和嚴(yán)苛的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，燃煤電廠高效脫汞技術(shù)已成為我國(guó)大氣污染控制領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。

國(guó)內(nèi)外燃煤中汞排放控制主要分為三個(gè)方面，即燃燒前脫汞、燃燒中脫汞和燃燒后煙氣脫汞，其中燃燒后煙氣脫汞研究最為廣泛[3]。燃煤煙氣中的汞以單質(zhì)汞（Hg0）、氧化態(tài)汞（Hg2+）和顆粒態(tài)汞（Hgp）三種形態(tài)存在[4]。Hg2+和Hgp分別易于被脫硫系統(tǒng)和除塵系統(tǒng)脫除，而Hg0易揮發(fā)、不溶于水，難以被現(xiàn)有空氣污染控制設(shè)備脫除，因此Hg0的脫除是燃煤電廠汞排放控制的重點(diǎn)和難點(diǎn)。目前燃煤煙氣脫汞技術(shù)主要朝兩個(gè)方向發(fā)展：一是活性炭噴射脫汞（ACI），也是當(dāng)前較為流行的技術(shù)[5]，然而存在吸附劑消耗量大、重復(fù)利用率低、成本較高以及降低飛灰品質(zhì)的問題[6]；二是利用選擇性催化還原（SCR）催化劑脫硝協(xié)同脫汞，通過改性脫硝催化劑，在不改變電廠原有脫硝裝置的基礎(chǔ)上強(qiáng)化煙氣中Hg0的氧化脫除，進(jìn)而降低煙氣脫汞的成本[7]。目前，以TiO2為載體的商業(yè)SCR 催化劑及以TiO2為載體負(fù)載金屬氧化物如Cu[8]、Mn[9]等脫硝催化劑，已經(jīng)廣泛用于煙氣汞脫除研究。

Xie 等[9]以MnOx/TiO2作為催化劑研究了煙氣中Hg0在150～350℃的脫除效果，結(jié)果表明錳負(fù)載量為10%、空速為1.5×105h?1工況下，Hg0脫除效率達(dá)95%，且NO 對(duì)Hg0催化氧化具有促進(jìn)作用。Zhang等[10]通過溶膠?凝膠法制備了MnOx/TiO2催化劑，并考察該催化劑的脫硝、脫汞性能，結(jié)果表明Mn0.8Ti在240℃時(shí)脫硝、脫汞效率均能達(dá)到80%以上。然而TiO2作為催化劑載體具有比表面積小、熱穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)，通過將金屬Al摻雜到TiO2中形成復(fù)合氧化物載體TiO2?Al2O3，可以提高催化劑的比表面積、熱穩(wěn)定性和反應(yīng)活性，目前已廣泛用于脫硝[11]、脫氫[12]、環(huán)丙烷化[13]等研究，而用于燃煤煙氣脫汞研究則較少。Zhang等[14]使用溶膠?凝膠法制備了Ti?Al?Ce 催化劑用于脫除燃煤煙氣中的NO 和Hg0，結(jié)果表明TiAl10Ce20在較高的反應(yīng)溫度（300℃）能達(dá)到93.41%的脫硝效率和80.54%的脫汞效率。燃煤煙氣低溫脫硝一般采用錳基催化劑[15?16]。因此以鈦鋁復(fù)合氧化物作為載體、以錳作為活性組分，考察其在低溫下的脫汞性能，對(duì)于拓展低溫脫硝催化劑協(xié)同脫汞的應(yīng)用，具有重要的意義。

本文采用溶膠?凝膠法制備TiO2?Al2O3復(fù)合氧化物載體，并同時(shí)引入MnOx制備出MnOx/TiO2?Al2O3催化劑，在固定床實(shí)驗(yàn)裝置上考察在錳負(fù)載量為質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%情況下復(fù)合載體催化劑與純TiO2載體催化劑的脫汞性能，并通過比表面積（BET）、X射線衍射（XRD）、H2?程序升溫還原（H2?TPR）、X 射線光電子能譜（XPS）等表征手段對(duì)催化劑的物理化學(xué)特性進(jìn)行分析，最終探明復(fù)合載體催化劑相比于純TiO2載體催化劑脫汞性能提升的機(jī)理。本研究為錳復(fù)合載體催化劑進(jìn)一步改性提升其脫硝、脫汞和抗硫性能，提供研究基礎(chǔ)，從而有助于實(shí)現(xiàn)錳基催化劑在燃煤電廠中應(yīng)用。

1 系統(tǒng)和方法

1.1 催化劑制備

采用溶膠?凝膠法制備TiO2、TiAl、MnTi 和MnTiAl 等一系列樣品。所使用的藥品均來自國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司，且為分析純。具體制備方法如下：首先將一定比例的鈦酸丁酯和三仲丁醇鋁加入無水乙醇溶液中進(jìn)行攪拌0.5h，使其混合均勻；然后加入適量的乙酸并攪拌2h，隨后緩慢滴入一定量的50%Mn(NO3)2溶液和去離子水，防止快速水解，并劇烈攪拌至形成凝膠；將凝膠在室溫下老化24h，并在90℃干燥20h，最后將干燥后的樣品放入馬弗爐于400℃焙燒4h，最終制備出Al2O3摻入量為10%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的TiO2?Al2O3（TiAl）載體 和MnO2負(fù) 載 量 為10% 的MnO2/TiO2?Al2O3（MnTiAl）催化劑。同時(shí)以相同的方法制備了純TiO2載體和MnO2負(fù)載量為10% 的MnO2/TiO2（MnTi）催化劑進(jìn)行對(duì)比。

1.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

固定床實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，主要包括配氣系統(tǒng)、固定床反應(yīng)器、煙氣組分和汞監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。模擬煙氣各組分通過質(zhì)量流量計(jì)控制，氣體總流量保持在2000mL/min，以300mL/min N2作為載氣通過汞滲透裝置（美國(guó)VICI）將Hg0引入反應(yīng)器中，保持反應(yīng)器入口Hg0濃度為90.2μg/m3。反應(yīng)器內(nèi)徑為8mm，以石英棉填充作為反應(yīng)固定床，將篩分至40～60 目的催化劑放置其上。每次實(shí)驗(yàn)均取500mg催化劑并摻雜相同粒徑范圍的石英砂500mg，經(jīng)過催化劑的氣體空速約為2.4×104h?1。煙氣中的NO和Hg0濃度分別由煙氣分析儀（德國(guó)MRU，MGA?5）和汞在線監(jiān)測(cè)儀（德國(guó)MI，VM3000）測(cè)量，進(jìn)入汞監(jiān)測(cè)儀之前的煙氣需要通過堿性吸收液將煙氣中的酸性氣體脫除，防止對(duì)Hg0的測(cè)量產(chǎn)生干擾，分析后的煙氣尾氣用活性炭吸收。每次實(shí)驗(yàn)開始前，先將氣流切換至反應(yīng)器旁路，待煙氣中NO 和Hg0濃度達(dá)到穩(wěn)定（30min 內(nèi)示數(shù)變化不超過5%），再將氣流切換到裝有催化劑的反應(yīng)器，脫硝、脫汞實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)時(shí)間均取2h。進(jìn)行脫汞實(shí)驗(yàn)之前，先將催化劑在常溫下汞吸附飽和，然后再進(jìn)行汞的脫除反應(yīng)，此時(shí)汞的脫除效率即為催化氧化效率。脫硝效率（ηNO）和脫汞效率（ηHg）的定義分別如方程式(1)和式(2)所示。式中，NOin和NOout分別代表反應(yīng)器進(jìn)口和出口的NO 濃度，μg/m3；Hgin和Hgout分別代表反應(yīng)器進(jìn)口和出口的Hg0濃度，μg/m3。

1.3 催化劑表征

催化劑的比表面積和孔徑分析采用F?Sorb 2800 分析儀（北京，Gold APP）進(jìn)行測(cè)定，樣品在200℃下預(yù)先抽真空處理2h，在77K下以N2為吸附質(zhì)進(jìn)行測(cè)定。催化劑的晶相組成采用X'Pert PRO MPD 型衍射儀（荷蘭，Panalytical）進(jìn)行分析，掃描角度為10°～80°。催化劑的H2程序升溫還原（H2?TPR）采用FINSORB3010 型程序升溫化學(xué)吸附儀（浙江泛泰）進(jìn)行測(cè)定，獲得催化劑的氧化還原能力。催化劑表面原子的化學(xué)價(jià)態(tài)采用ESCALAB 250Xi 型X 射線光電子能譜儀（美國(guó)，ThermoFisher）進(jìn)行測(cè)定，可以對(duì)催化劑樣品的表面元素組成進(jìn)行定性和半定量分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 催化劑表征分析

2.1.1 BET分析

圖1 模擬煙氣固定床脫硝、脫汞實(shí)驗(yàn)裝置

表1 樣品的比表面積分析

針對(duì)制備的TiO2、Ti?Al 載體和負(fù)載錳的MnTi、MnTiAl 催化劑分別進(jìn)行BET 分析，樣品的比表面積、比孔容和平均孔徑列于表1?？梢钥闯霎?dāng)Al2O3摻入TiO2后，載體的比表面積提升至135.83m2/g，比孔容增加至0.322cm3/g，平均孔徑減小到4.16nm，表明TiAl 載體相比于TiO2能更有利于活性組分的負(fù)載和分散，因此也更有利于催化反應(yīng)。當(dāng)MnO2負(fù)載于TiO2和TiAl 之上后，不僅沒有造成樣品比表面積的下降，反而還略有上升。Mn元素進(jìn)入載體的晶格中，與載體發(fā)生作用，使得活性組分的分散更為均勻。且MnTi、MnTiAl 的比孔容和平均孔徑相比于TiO2、TiAl均變化不大，表明10%的MnO2負(fù)載量對(duì)載體的孔結(jié)構(gòu)特性影響不大。

2.1.2 XRD分析

TiO2、TiAl、MnTi、MnTiAl 的XRD 分 析 譜 圖如圖2 所示?？梢钥闯鯰iO2載體在25.2°、38.3°、48.5°、54.2°、63.1°、68.9°、70.6°、75.2°處出現(xiàn)對(duì)應(yīng)于銳鈦礦晶型的衍射峰，在27.4°、33.8°、42.1°、54.9°、68.6°出現(xiàn)對(duì)應(yīng)于金紅石晶型的衍射峰[17]。當(dāng)Al2O3摻入TiO2之后，部分金紅石晶型衍射峰消失，說明Al2O3的引入可以抑制銳鈦礦晶型向金紅石晶型轉(zhuǎn)變，這有利于TiO2的催化活性[18]。對(duì)應(yīng)于銳鈦礦晶型和金紅石晶型的衍射峰強(qiáng)度均降低，沒有出現(xiàn)明顯的歸屬于Al2O3的衍射峰，說明為Al2O3無定型態(tài)或者分散程度較高。當(dāng)TiO2、TiAl 負(fù)載MnO2后，衍射峰強(qiáng)度均明顯降低，表明錳的負(fù)載降低了載體的結(jié)晶化程度。同樣在圖中觀察不到歸屬于MnO2活性組分的衍射峰，表明其在載體表面分散好、結(jié)晶度低，這有利于提高催化劑的催化活性[19]。

2.1.3 H2?TPR分析

圖2 樣品的XRD譜圖

催化劑的氧化還原性能是評(píng)價(jià)其催化活性的一個(gè)重要指標(biāo)，因此對(duì)MnTi和MnTiAl催化劑進(jìn)行了H2氣氛下的程序升溫還原，相應(yīng)的H2?TPR 曲線如圖3 所示?？梢钥闯?，催化劑MnTi 在溫度為328℃、412℃和530℃附近出現(xiàn)了三個(gè)還原峰，分別對(duì)應(yīng)于MnO2還原為Mn2O3、Mn2O3還原為Mn3O4和Mn3O4還原為MnO[20]。對(duì)于催化劑MnTiAl，僅出現(xiàn)兩個(gè)還原峰，分別在溫度為305℃和422℃附近，分別歸屬于MnO2還原為Mn2O3、Mn2O3還原為Mn3O4。經(jīng)過對(duì)比發(fā)現(xiàn)，相比于催化劑MnTi，催化劑MnTiAl 還原峰有向低溫移動(dòng)的趨勢(shì)，而且還原峰的面積變大，說明Al2O3摻入TiO2后增加了催化劑的低溫氧化還原性能[21]。同時(shí)觀察到歸屬于MnO2還原為Mn2O3的峰也要高得多，表明MnTiAl催化劑中Mn4+含量要高于MnTi 催化劑，說明Al2O3摻入TiO2能促進(jìn)Mn4+的形成，這也有利于催化劑的催化活性[22]。

圖3 MnTi和MnTiAl催化劑的H2?TPR分析

2.1.4 XPS分析

對(duì)于錳基催化劑來說，催化劑表面的錳價(jià)態(tài)和氧物種的存在形態(tài)是催化活性的關(guān)鍵。因此通過XPS 對(duì)MnTi 和MnTiAl 催化劑表面錳價(jià)態(tài)和氧物種進(jìn)行定性和半定量分析，催化劑的Mn 2p和O 1s的XPS譜圖分別如圖4所示。

從圖4(a)可以看出，MnTi 和MnTiAl 催化劑的Mn 2p 均有兩個(gè)主峰，分別為642.8eV 附近的Mn 2p3/2和653.6eV 附近的Mn 2p1/2，此外有一個(gè)衛(wèi)星峰在647.5eV出現(xiàn)。對(duì)Mn 2p3/2進(jìn)行分峰，可以得到歸屬于Mn2+、Mn3+和Mn4+的峰，分別位于結(jié)合能640.6eV、641.8eV和643.5eV附近[20,23]。通過對(duì)峰面積進(jìn)行積分可以計(jì)算出MnTi和MnTiAl催化劑表面不同價(jià)態(tài)錳離子的物質(zhì)的量含量，列于表2。通過表2可以看出，MnTi催化劑表面Mn2+含量達(dá)41.2%，而MnTiAl催化劑表面Mn2+含量則只有19.6%，相對(duì)應(yīng)Mn3+、Mn4+在MnTiAl 催化劑表面的含量遠(yuǎn)高于MnTi 催化劑表面，說明載體中Al2O3的存在抑制了催化劑表面低價(jià)態(tài)錳離子的形成，促進(jìn)表面的低價(jià)態(tài)錳離子向高價(jià)態(tài)錳離子轉(zhuǎn)變，高價(jià)態(tài)Mn3+、Mn4+有利于催化劑的SCR脫硝和汞催化氧化活性[9?10]。

圖4 MnTi和MnTiAl催化劑表面Mn 2p和O 1s XPS譜圖

從圖4(b)可以看出，MnTi 和MnTiAl 催化劑的O 1s 譜圖均可以分峰為三個(gè)小峰，位于529.0eV、530.2eV和532.0eV，分別歸屬于催化劑表面的晶格氧（OL）、化學(xué)吸附氧（O*） 和表面羥基氧（OH）[20,24]，并通過對(duì)不同的峰面積進(jìn)行積分計(jì)算出MnTi和MnTiAl催化劑表面不同氧物種的物質(zhì)的量含量（表2）。通過表2 可知，MnTi 催化劑表面晶格氧的含量為42.6%，遠(yuǎn)高于MnTiAl 催化劑表面晶格氧的含量（18.5%），因此在MnTiAl 催化劑表面更易于形成化學(xué)吸附氧（69.4%），說明載體中Al2O3的存在促進(jìn)催化劑表面生成化學(xué)吸附氧。對(duì)于催化氧化反應(yīng)來說，化學(xué)吸附氧的反應(yīng)活性要更強(qiáng)，主要由于其轉(zhuǎn)移性很強(qiáng)，并且易于從煙氣中的O2得到補(bǔ)充，因此更有利于Hg0的催化氧化[25]。根據(jù)XPS 分析，可以認(rèn)為Mn/TiO2?Al2O3催化劑的催化氧化活性要優(yōu)于Mn/TiO2催化劑。

2.2 催化劑脫硝、脫汞實(shí)驗(yàn)

燃煤煙氣低溫脫硝溫度窗口一般為100～300℃，因此考察在該溫度范圍內(nèi)MnTi 和MnTiAl催化劑的脫硝、脫汞活性，如圖5所示。對(duì)于脫硝反應(yīng)，可以看出在溫度為100～300℃范圍內(nèi)，MnTi和MnTiAl 催化劑的脫硝效率均呈現(xiàn)先上升后緩慢下降的趨勢(shì)，這與其他研究者對(duì)錳基催化劑的脫硝性能研究結(jié)果類似[3,9]。NO 的選擇性催化還原過程（SCR）如反應(yīng)式(3)所示。隨著反應(yīng)溫度的升高，在錳氧化物催化劑存在情況下，化學(xué)反應(yīng)反應(yīng)速率加快，因此脫硝效率提高，但是隨著溫度進(jìn)一步提高，脫硝效率下降，這是由于高溫下NH3會(huì)被氧化，此時(shí)發(fā)生反應(yīng)式(4)，NH3被消耗，因此脫硝效率降低。

表2 催化劑表面原子物質(zhì)的量分?jǐn)?shù) 單位：%

在整個(gè)溫度范圍內(nèi)，MnTiAl 催化劑的脫硝性能要始終優(yōu)于MnTi 催化劑。MnTiAl 催化劑在200℃和250℃脫硝效率高達(dá)94%左右，而MnTi 催化劑在相應(yīng)溫度下只達(dá)到80%左右。對(duì)于脫汞反應(yīng)，MnTi 和MnTiAl 催化劑的脫汞效率變化趨勢(shì)與脫硝效率相似，隨溫度升高呈現(xiàn)出先上升后降低的趨勢(shì)，且MnTiAl 催化劑的脫汞效率要始終優(yōu)于MnTi催化劑。這是由于MnTiAl催化劑比MnTi催化劑具有更高的比表面積、更優(yōu)的氧化還原性能以及表面富集更多的高價(jià)態(tài)錳離子和O*。但是催化劑的脫汞最佳溫度區(qū)間與脫硝不同，MnTi 和MnTiAl催化劑在150～200℃溫度區(qū)間內(nèi)的脫汞效率最高，MnTiAl 催化劑在該溫度區(qū)間內(nèi)脫汞效率達(dá)到95%以上，遠(yuǎn)高于MnTiAl 催化劑在相同反應(yīng)溫度區(qū)間的脫汞效率（低于85%）。當(dāng)溫度較低（100℃）時(shí)，錳基催化劑對(duì)氣態(tài)Hg0的脫除主要為物理吸附[25]，而化學(xué)吸附及氧化能力較弱，因此Hg0脫除效率較低；但是當(dāng)溫度升高至150℃和200℃后，化學(xué)吸附和氧化活性增強(qiáng)，脫汞效率增加較為明顯；但是當(dāng)溫度進(jìn)一步升高至250℃和300℃時(shí)，脫汞效率又下降，這可能由于催化劑表面的HgO分解所致[26]。

圖5 MnTi和MnTiAl催化劑的脫硝和脫汞效率

2.3 MnTiAl催化劑脫汞機(jī)理

MnTiAl 催化劑實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明MnTiAl 催化劑的脫汞性能明顯優(yōu)于MnTi 催化劑，這可以通過催化劑物理化學(xué)特性的表征分析進(jìn)行解釋。催化劑對(duì)煙氣中Hg0的脫除分為兩個(gè)過程，首先是Hg0吸附在催化劑表面，氣態(tài)的Hg0轉(zhuǎn)變?yōu)槲綉B(tài)的Hg0，發(fā)生反應(yīng)式(5)；當(dāng)Hg0吸附于催化劑表面后，可以被相鄰的活性位點(diǎn)如O*、Mn3+和Mn4+氧化，發(fā)生反應(yīng)式(6)～式(8)。對(duì)催化劑的BET分析可知，MnTiAl催化劑比表面積比MnTi 催化劑要高，因此增加了煙氣中氣態(tài)Hg0與催化劑表面的接觸機(jī)會(huì)，進(jìn)而有利于Hg0的吸附；通過對(duì)催化劑的H2?TPR 分析和XPS 分析可知，MnTiAl 催化劑表面比MnTi 催化劑表面具有更高含量的高價(jià)態(tài)錳離子（Mn3+和Mn4+）和更多的化學(xué)吸附氧（O*），因此MnTiAl催化劑表面比MnTi 催化劑表現(xiàn)出更為優(yōu)異的汞催化氧化性能。

為了深入理解MnTiAl 催化劑的脫汞機(jī)理，將MnTiAl 催化劑在150℃Hg0+5% O2氣氛下反應(yīng)2h，對(duì)反應(yīng)后的MnTiAl 催化劑進(jìn)行XPS 譜圖分析，如圖6 所示，其中催化劑表面Mn 和O 物種的物質(zhì)的量含量列于表2?？梢钥闯?，相比于新鮮MnTiAl催化劑，反應(yīng)后的催化劑表面高價(jià)態(tài)錳離子（Mn3+和Mn4+）濃度均降低，低價(jià)態(tài)錳離子（Mn2+）濃度相應(yīng)升高，且化學(xué)吸附氧的濃度也降低，這都是由于反應(yīng)式(7)、式(8)的發(fā)生。因此隨著反應(yīng)的進(jìn)行，催化劑表面高價(jià)態(tài)錳離子（Mn3+和Mn4+）和化學(xué)吸附氧（O*）濃度不斷降低，但是由于煙氣中O2的存在，能夠吸附于催化劑表面進(jìn)而補(bǔ)充化學(xué)吸附氧[反應(yīng)式(9)]，同時(shí)也能將催化劑表面較低價(jià)態(tài)的錳離子（Mn2+和Mn3+）重新氧化為高價(jià)態(tài)錳離子（Mn3+和Mn4+），如反應(yīng)式(10)、式(11)所示，因此在催化劑表面維持Hg0催化氧化反應(yīng)。此外，為了考察MnTiAl催化劑脫除Hg0后在催化劑表面的汞物種的形態(tài)，進(jìn)行了反應(yīng)前后MnTiAl 催化劑的Hg 4f XPS 譜圖分析，如圖7 所示。通過Hg 4f 譜圖可以看出，新鮮MnTiAl 催化劑表面并未有對(duì)應(yīng)于汞物種的峰出現(xiàn)，因此新鮮催化劑表面不含有汞，而在反應(yīng)后的催化劑表面發(fā)現(xiàn)兩個(gè)歸屬于HgO 的峰，分別出現(xiàn)在100.7eV 和102.8eV，證實(shí)了反應(yīng)后MnTiAl催化劑表面汞的存在形式為HgO。

3 結(jié)論

本文采用溶膠–凝膠法制備了一系列TiO2、TiAl、MnTi 和MnTiAl 樣品，在固定床實(shí)驗(yàn)裝置上開展了MnTi和MnTiAl催化劑的脫硝、脫汞性能實(shí)驗(yàn)，并通過BET、XRD、H2?TPR、XPS 等分析手段對(duì)相應(yīng)樣品進(jìn)行表征分析。樣品表征結(jié)果表明，Al2O3摻入TiO2后能極大提高載體的比表面積，提升催化劑的氧化還原性能，且有利于高價(jià)態(tài)錳離子（Mn3+和Mn4+）和化學(xué)吸附氧（O*）在催化劑表面富集，這些因素使得摻Al2O3錳基催化劑脫硝、脫汞性能要高于純TiO2錳基催化劑。固定床脫硝、脫汞實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在反應(yīng)溫度范圍內(nèi)，MnTiAl 催化劑脫硝、脫汞性能均優(yōu)于MnTi 催化劑，MnTiAl催化劑在200℃時(shí)脫硝、脫汞效率分別高達(dá)88.5%和96.1%。在MnTiAl 脫除煙氣中Hg0過程中，高價(jià)態(tài)錳離子（Mn3+和Mn4+）和化學(xué)吸附氧（O*）均參與反應(yīng)，將Hg0氧化為Hg2+的同時(shí)，催化劑表面Mn3+、Mn4+和O*含量均降低，但是煙氣中的O2能將催化劑表面較低價(jià)態(tài)的錳離子（Mn2+和Mn3+）重新氧化高價(jià)態(tài)錳離子（Mn3+和Mn4+），并且能補(bǔ)充催化劑表面的化學(xué)吸附氧，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)催化劑的Hg0催化氧化過程?？梢钥闯觯赥iO2中摻入Al2O3可以有效提升活性組分的脫硝、脫汞活性，后續(xù)的研究會(huì)考慮燃煤煙氣中其他組分如SO2、H2O 等對(duì)脫硝、脫汞性能的影響，以綜合評(píng)價(jià)該催化劑在模擬煙氣中的脫硝、脫汞性能。此外，針對(duì)MnTiAl 催化劑進(jìn)行添加助劑如Fe、Co 等改性，以進(jìn)一步提升催化劑的脫硝、脫汞性能及抗硫性能，在后續(xù)的工作中會(huì)進(jìn)行系統(tǒng)研究。

圖6 反應(yīng)后的MnTiAl催化劑表面Mn 2p和O 1s XPS譜圖

圖7 新鮮MnTiAl催化劑和反應(yīng)后的MnTiAl催化劑表面Hg 4f XPS譜圖