张晓鹏

基本信息Personal Information

副教授 硕士生导师

性别:男

毕业院校:南开大学

学位:博士

在职信息:在职

所在单位:盘锦校区石油与化学工程学院

学科:化学工程 工业催化

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个人简介Personal Profile

大连理工大学石油与化学工程学院副教授,硕士生导师;WSSET会员;Chemical Engineering Journal审稿人

研究领域:
先进催化材料
多相催化反应动力学及机理

研究课题:
低温SCR催化剂Mn/Co-Ce-Zr协同脱除含硫烟气中单质汞的基础研究,国家自然科学基金
协同脱除催化裂化再生烟气中CO和NOx的高效催化剂研制,精细化工国家重点实验室专项项目
Co3O4催化剂晶面效应对燃煤烟气单质汞脱除效率的影响机制研究,基本科研业务费交叉探索专题
多功能化膜材料及催化材料的分子设计及性能研究,基本科研业务费专项项目
过渡金属掺杂改性有序介孔材料MCM-41的制备及其催化脱除燃煤烟气中单质汞的基础研究,人才启动经费
低温SCR催化剂Mn/Al2O3对燃煤烟气中单质汞的脱除研究,人才启动经费

研究成果:
1) 双功能催化剂的理性设计,实现低温高效协同脱硝、脱汞。研究发现,在硝、汞协同脱除过程中,NH3和汞之间的强竞争吸附导致单质汞很难在传统催化剂上吸附。通过双功能设计,利用Mn提供酸性位吸附NH3脱硝,Co提供表面氧活性位氧化脱汞,达到了协同脱除的目的,效率可达80%。
2) 解耦催化剂吸附脱汞和氧化脱汞两个过程,深度揭示SO2影响机制。目前,对于SO2对催化剂脱汞的影响机制存在争议,主要原因是汞转化过程存在吸附和氧化两个阶段,通过解耦研究发现,在吸附过程中,SO2毒化MnO生成MnSO4造成催化剂失活;但是在氧化过程中,由于Hg和SO2和O2能生成HgSO4,使SO2影响降低。
3) 利用牺牲剂保护活性位点,显著提升催化剂抗硫中毒能力。对SO2毒化催化剂这一过程进行DFT计算发现,SO2与催化剂的吸附强度是关键,而Ce更容易吸附SO2,对主活性成分起到保护作用。按照这一机制,在催化剂中引入Ce提高了催化剂的脱汞性能。
4) 利用Co变价并构筑有序介孔结构,大幅提升脱汞活性。Co变价提高催化剂表面活性位点数量,有序介孔结构,提高催化剂颗粒、孔径均一度,提高传质速率。改性之后,催化剂汞吸附容量提高近8倍,且具有更宽的温度窗口,氧化效率达到95%以上。

发表文章:
[1] Xiaopeng Zhang, Jinxin Wang, Bojian Tan, Ning Zhang, Junjiang Bao, Gaohong He *, Ce-Co interaction effects on the catalytic performance of uniform mesoporous Cex-Coy catalysts in Hg0 oxidation process,Fuel, 2018,226, 15, 18-26

[2] Xiaopeng Zhang, Jinxin Wang, Zhuofeng Li, Yuezong Cui, Bojian Tan, Gaohong He*, Effects of Ni modification on NO-CO reaction with MnOx-CuO/TiO2 catalysts, The Canadian Journal of Chemical Engineering. (Online)

[3] Xiaopeng Zhang, Yuezong Cui, Jinxin Wang, Bojian Tan, Chengfeng Li, Hang Zhang, Gaohong He, Simultaneous removal of Hg0 and NO from flue gas by Co0.3-Ce0.35-Zr0.35O2 impregnated with MnOx, Chemical Engineering Journal, 2017, 326, 1210-1222
[4] Xiaopeng Zhang, Zhuofeng Li, Jinxin Wang, Bojian Tan, Yuezong Cui, Gaohong He, Reaction mechanism for the influence of SO2 on Hg0 adsorption and oxidation with Ce0.1-Zr-MnO2, Fuel, 2017, 203, 308-315
[5] Xiaopeng Zhang, Jinxin Wang, Bojian Tan, Zhuofeng Li, Yuezong Cui, Gaohong He, Ce-Co catalyst with high surface area and uniform mesoporous channels prepared by template method for Hg0 oxidation, Catalysis Communications, 2017, 98, 5-8
[6] Xiaopeng Zhang, Yuezong Cui, Bojian Tan, Jinxin Wang, Zhuofeng Li, Gaohong* He, The adsorption and catalytic oxidation of element mercury over cobalt modified Ce-ZrO2 catalyst, RSC Advances, 2016, 6, 88332–88339
[7] Xiaopeng Zhang, Yuezong Cui, Zhuofeng Li, Xuerong Zhou, He Gaohong*, Cobalt modification for improving K resistance of Mn/Ce-ZrO2 in selective catalytic reduction, Chemical Engineering & Technology, 2016, 39, 5, 874–882.
[8] Xiaopeng Zhang, Zhuofeng Li, Jijun Zhao, Yuezong Cui, Bojian Tan, Jinxin Wang, Chengxiang Zhang, Gaohong He*, Mechanism of Ce promoting SO2 resistance of MnOx/γ-Al2O3: An experimental and DFT study, Korean Journal of Chemical Engineering, 2017, 34, 7, 2065-2071
[9] 张呈祥, 张晓鹏*. Mn-Ce系列低温SCR催化剂抗硫性研究进展,化工进展, 2015, 34(7):1-7
[10] 周学荣, 张晓鹏*. SCR催化剂碱(土)金属中毒的研究进展,化学通报,2015, 7(78): 590-595.
[11] Zhang Xiaopeng, Shen Boxiong*, Wang Kai, Chen Jianhong, A contrastive study of the introduction of cobalt as a modifier for active components and supports of catalysts for NH3-SCR, Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 19(4): 1272-1279, 2013
[12] Zhang Xiaopeng, Shen Boxiong*, Chen Jianhong, Cai Ji, He Chuan, Wang Kai, Mn0.4/Co0.1Ce 0.45Zr0.45OX, a high performance catalyst for the selective catalytic reduction of NO by ammonia, Journal to the Energy Institute, 86(2): 119-124, 2013
[13] Shen Boxiong*, Zhang Xiaopeng, Ma Hongqing, Yao Yan, Liu Ting, A comparative study of Mn/CeO2, Mn/ZrO2 and Mn/Ce-ZrO2 for low temperature selective catalytic reduction of NO with NH3 in the presence of SO2 and H2O, Journal of Environmental Sciences, 25(4): 791-800, 2013
[14] Shen Boxiong*, Yao Yan, Chen Jianhong, Zhang Xiaopeng, Alkali metal deactivation of Mn–CeOx/Zr-delaminated-clay for the low-temperature selective catalytic reduction of NOx with NH3, Microporous and Mesoporous Materials, 180: 262-269, 2013
[15] Shen Boxiong*, Ma Hongqing, He Chuan, Zhang Xiaopeng, Low temperature NH3-SCR over Zr and Ce pillared clay based catalysts, Fuel Processing Technology, 119: 121-129, 2014
[16] 张晓鹏,沈伯雄*. 载体对Mn基催化剂低温NH3-SCR脱硝性能的影响,燃料化学学报,2013,41(1):123-128

申请专利:
张晓鹏,崔跃宗,贺高红,李卓峰,一种降低工业尿素中缩二脲含量的方法,中国专利,ZL 2015 1 0680489.6 (已授权)
张晓鹏,张呈祥,贺高红,周学荣,廉价且具抗硫性的低温SCR催化剂及其制备方法
张晓鹏,周学荣,贺高红,张呈祥,一种适用于水泥窑炉的低温SCR抗中毒催化剂及其制备方法

  • 教育经历Education Background
  • 工作经历Work Experience
    2010.9 2013.6
    • 南开大学
    • 环境工程
    • 博士
  • 研究方向Research Focus
  • 社会兼职Social Affiliations
  • 先进催化材料、多相催化及反应动力学