掺磷非晶氧化钛负载铂用于高效催化氧化挥发性有机化合物（英文）

高活性催化剂是挥发性有机化合物(VOCs)催化氧化消除的关键因素。本研究通过简单的共沉淀法成功制备了具有高比表面积的非晶介孔磷掺杂氧化钛负载铂催化剂(Pt/ATO-P)。通过P掺杂,既可获得非晶介孔结构,又可获得高ATO-P比表面积(可达278.9m~2·g~(-1))。非晶介孔Pt/ATO-P催化剂显示出优异的VOCs催化氧化性能和良好的热稳定性。Pt/ATO-P样品在空速为36000m L·h~(-1)·g~(-1)、甲苯浓度为10000m L·m~(-3)的反应条件下,对甲苯催化氧化的T_(50)和T_(90)(实现50%和90%转化率所需的温度)分别为130℃和140℃,明显优于无磷催化剂Pt/TiO_2。这些发现可以为拓展非晶介孔磷化材料在环境净化和能源转化等领域的应用提供重要参考。     

凹凸棒粘土负载CuO催化剂的制备及催化甲苯燃烧性能研究

以天然凹凸棒粘土为载体,采用沉积-沉降法制备出负载CuO的负载型CuO/凹凸棒(CuO/APT)催化剂。通过XRD、SEM、TEM和N2吸附等手段对所制备的催化剂结构性能进行表征,并采用连续流动微反-色谱装置考察其催化甲苯燃烧的催化性能。结果表明,所制备的CuO/APT催化剂具有纤维状一维纳米结构、比表面积高、活性组分纳米氧化铜在载体表面分散均匀,并且该催化剂具有优异的催化甲苯燃烧性能。     

VOCs催化燃烧整体式催化剂的研究进展

催化燃烧是实现挥发性有机物(VOCs)高效燃烧的一种处理技术,对整体式催化剂的组成以及载体的分类和特点进行了阐述,比较了整体式催化剂和粒状催化剂的特点,重点论述了整体式催化剂的种类,包括贵金属、钙钛矿型和六铝酸盐等几种主要类型整体式催化剂,以及近年来VOCs催化燃烧整体式催化剂的国内外研究近况,并指出了整体式催化剂今后的研究方向。     

MFI型分子筛在VOCs去除领域的研究进展

挥发性有机物(VOCs)的排放对自然环境和人类健康造成了严重危害,开展VOCs治理研究工作刻不容缓。常见的VOCs治理方法主要有吸附法、生物法、吸收法、冷凝法和催化燃烧法等。针对工业生产中VOCs浓度低、风量大、温度低等特点,吸附+催化处理工艺近年来受到广泛关注。吸附净化技术的核心是吸附剂。目前,常见的吸附材料主要有活性炭、硅胶、分子筛等,由于工业VOCs中含水的特点以及材料本身的性质,MFI型分子筛凭借其独特的孔道结构和可调的硅铝比等优势在VOCs去除领域应用较为广泛。MFI型分子筛按其元素组成可分为ZSM-5、Silicalite-1和TS-1。吸附剂的孔道结构和表面性质决定其对VOCs的吸附效果。在工业净化过程中,VOCs含水问题极大地减弱了分子筛的吸附性能。因此,近年来除研究提高分子筛对VOCs的饱和吸附量外,研究者们还对工业VOCs中含水问题进行了深入的研究,目前常见的疏水改性方法主要有提高分子筛的硅铝比和表面硅烷化两种改性方式。MFI型分子筛作为催化剂载体,其活性组分和载体共同决定了负载型催化剂对VOCs的去除情况。复合活性组分、载体结构以及优异的催化剂制备方法均能够提高其催化氧化VOCs的性能。本文归纳了近年来MFI型分子筛在VOCs去除领域的主要研究成果和进展,分别对MFI型分子筛的结构性质及其在吸附和催化氧化VOCs方面的应用进行了介绍,分析了其在吸附和催化领域中面临的问题,最后针对工业源VOCs的排放特征,对MFI型分子筛的应用前景进行了分析与展望。     

挥发性有机污染物光催化降解催化剂的研究进展

随着工业的发展，挥发性有机污染物(VOCs)的治理迫在眉睫。在众多消除VOCs的方法中，光催化技术一直备受关注，它能够将VOCs催化氧化生成二氧化碳(CO₂)和水(H₂O)等无污染产物，不会产生二次污染。但光催化剂存在电导率低、过电位高、光诱导电荷高复合以及带隙不匹配等缺点，从而抑制了光催化性能的提升，进而限制了其实际应用。因此，提高光催化剂的催化活性和选择性，并且清楚了解光催化机理至关重要。目前文献报道中光催化剂催化性能提升的方法包括掺杂、染料敏化、贵金属负载、半导体复合等，不同的方法实现了能带结构调控、缺陷调控、形貌调控等，旨在增强半导体中光生载流子的流动能力以及增加可见光吸收，进而提升光催化性能。本文将文献报道的光催化剂分类，从贵金属催化剂、非贵金属催化剂、非金属催化剂以及金属有机框架(MOFs)催化剂出发进行综述，分别论述了国内外不同种类催化剂去除VOCs的研究进展。不同种类光催化剂的研究进展为开发高效光催化剂奠定了基础。     

K2MnAl11O19六铝酸盐催化剂的制备及其催化甲烷燃烧性能的研究

采用共沉淀法、溶胶-凝胶法和反相微乳液法制备六铝酸盐催化剂K2MnAl11O19,利用XRD、BET和TG-DTA技术及甲烷燃烧活性对催化剂进行了表征和活性验证。结果表明,3种方法所制备催化剂经1200℃焙烧4h后均可以形成完整的六铝酸盐晶型,同时都具有高的催化性能和高温稳定性,其中反相微乳液法制备的K2MnAl11O19催化剂具有较高的比表面积和甲烷催化燃烧活性,起燃温度T10%=458℃,至676℃(T90%)甲烷完全转化。     

掺磷非晶氧化钛负载铂用于高效催化氧化挥发性有机化合物

高活性催化剂是挥发性有机化合物(VOCs)催化氧化消除的关键因素。本研究通过简单的共沉淀法成功制备了具有高比表面积的非晶介孔磷掺杂氧化钛负载铂催化剂(Pt/ATO-P)。通过P掺杂, 既可获得非晶介孔结构, 又可获得高ATO-P比表面积(可达278.9 m²·g^-1)。非晶介孔Pt/ATO-P催化剂显示出优异的VOCs催化氧化性能和良好的热稳定性。Pt/ATO-P样品在空速为36000 mL·h^-1·g^-1、甲苯浓度为10000 mL·m^-3的反应条件下, 对甲苯催化氧化的T₅₀和T₉₀(实现50%和90%转化率所需的温度)分别为130 ℃和140 ℃, 明显优于无磷催化剂Pt/TiO₂。这些发现可以为拓展非晶介孔磷化材料在环境净化和能源转化等领域的应用提供重要参考。     

镧系六铝酸盐催化剂的制备及其催化甲烷燃烧活性研究

用共沉淀法制备了镧系六铝酸盐LaMnxAl12-xO19(x=0、1、2、3、4、5、6)催化剂,通过X射线衍射、差热分析、扫描电镜和比表面积分析等实验技术及甲烷催化燃烧,对催化剂的结构和性质进行了考察。研究了锰离子掺杂对催化剂结构以及甲烷催化燃烧活性的影响。结果表明,催化剂在1200℃焙烧后可以形成完整的六铝酸盐晶型,且具有较高的催化性能和高温稳定性,不同含量的Mn离子掺杂对催化剂的比表面积和活性有较大的影响。LaMn2Al10O19催化剂具有较好的活性,其起燃温度(T10%/℃)为506℃,完全转化温度(T90%/℃)为696℃。     

载铂多级孔ZSM-5分子筛用于邻二甲苯的“吸附-催化燃烧”循环脱除

首先利用F127作为软模板, 采用蒸汽辅助晶化法合成出具有一定介孔结构的多级孔ZSM-5分子筛, 然后采用等体积浸渍法负载铂, 成功制备了载铂的多级孔ZSM-5分子筛催化剂。利用X射线衍射(XRD)、氮气吸附等温线(N₂ isotherm)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对制备的催化剂进行了表征, 并将催化剂用于邻二甲苯的吸附和催化燃烧反应, 最后考察了催化剂“吸附-催化燃烧”循环脱除邻二甲苯的性能。结果表明, 与传统ZSM-5分子筛相比, 多级孔ZSM-5分子筛结晶度略有下降, 但是介孔度和孔体积明显提升。介孔结构与微孔结构并存, 极大提升了多级孔ZSM-5分子筛对邻二甲苯的吸附能力, 其饱和吸附量达到了传统ZSM-5分子筛的约8倍。此外, 介孔结构的存在提高了铂的分散度, 使得载铂多级孔ZSM-5分子筛具有最佳的催化燃烧邻二甲苯性能, 三次“吸附-催化燃烧”循环使用后的吸附容量依然基本保持不变, 并且在催化燃烧过程中无二次污染物生成, 具有较高的吸附容量和循环使用稳定性。     

载铂多级孔ZSM-5分子筛用于邻二甲苯的“吸附?催化燃烧”循环脱除

首先利用F127作为软模板,采用蒸汽辅助晶化法合成出具有一定介孔结构的多级孔ZSM-5分子筛,然后采用等体积浸渍法负载铂,成功制备了载铂的多级孔ZSM-5分子筛催化剂。利用X射线衍射(XRD)、氮气吸附等温线(N2 isotherm)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对制备的催化剂进行了表征,并将催化剂用于邻二甲苯的吸附和催化燃烧反应,最后考察了催化剂"吸附-催化燃烧"循环脱除邻二甲苯的性能。结果表明,与传统ZSM-5分子筛相比,多级孔ZSM-5分子筛结晶度略有下降,但是介孔度和孔体积明显提升。介孔结构与微孔结构并存,极大提升了多级孔ZSM-5分子筛对邻二甲苯的吸附能力,其饱和吸附量达到了传统ZSM-5分子筛的约8倍。此外,介孔结构的存在提高了铂的分散度,使得载铂多级孔ZSM-5分子筛具有最佳的催化燃烧邻二甲苯性能,三次"吸附?催化燃烧"循环使用后的吸附容量依然基本保持不变,并且在催化燃烧过程中无二次污染物生成,具有较高的吸附容量和循环使用稳定性。     

尖晶石型AFe2O4催化剂的制备及其催化燃烧甲苯的研究

通过溶胶-凝胶-自蔓延燃烧法制备尖晶石型AFe₂O₄(A=Cu, Co, Ni, Mg, Zn)催化剂, 以甲苯为VOCs模拟气, 考察AFe₂O₄催化剂对VOCs的催化燃烧活性, 并采用XRD、N₂吸附-脱附、SEM、TEM、H₂-TPR、XPS对催化剂进行表征分析。结果表明: AFe₂O₄表现出较好的催化燃烧活性, 其中CuFe₂O₄的催化燃烧活性最佳, 起燃温度(T50)和完全燃烧温度(T90)分别为188℃、239℃。AFe₂O₄具有明显的片状尖晶石晶体, 并形成以介孔为主的多级孔结构, 该特点为催化剂提供了大量表面活性位。A位元素种类对其催化燃烧活性影响较大, 当A位元素为Cu时, Cu的H₂还原峰面积远大于其他元素, H₂还原温度仅为289℃, 表面亲电子氧和氧空位浓度占氧元素总量(O_ele/O_1S)的36%。CuFe₂O₄为片状反尖晶石晶型, 晶格体积仅为0.294 nm³, 并伴有CuO和α-Fe₂O₃物种。以介孔为主的多级孔结构、特有的片状反尖晶石晶型以及该晶型与CuO和α-Fe₂O₃的协同作用是CuFe₂O₄催化燃烧活性提高的主要原因。     

影响铜-锰复合氧化物催化燃烧挥发性有机物的因素

为了研究非贵金属系铜-锰复合氧化物催化剂在催化燃烧挥发性有机物领域的应用,对铜-锰复合氧化物催化剂的制备、催化机理及其催化燃烧挥发性有机物的研究进展进行综述,重点比较制备方法、助剂、载体等因素对催化剂性能的影响,并为今后的研究提出较为合理的建议。     

负载型复合氧化物催化剂催化燃烧氯苯性能研究

采用沉积-沉淀法制备了系列负载型Mn-Ce-Zr复合氧化物催化剂,考察了载体、摩尔比以及负载量对催化燃烧氯苯性能的影响,同时借助X射线衍射(XRD)、比表面积测定(BET)、氢气程序升温还原(H_2-TPR)、扫描电子显微镜(SEM)等表征手段研究了催化剂的理化性能。结果表明:以堇青石蜂窝陶瓷为载体、锰铈锆摩尔比为4∶1∶1、负载量为30%的条件制得的催化剂表现出最优的催化氧化性能,325℃下氯苯的转化率可达99%。研究发现,这与催化剂优异的氧化还原性能以及活性组分于载体的均匀分布密切相关。此外,催化剂对不同结构特性CVOCs的催化燃烧性能也进行了初步的比较研究。     

铜锰复合氧化物粉体的制备及其对甲苯催化燃烧性能

采用水热合成法制备铜锰复合氧化物粉末催化剂,通过X射线粉末衍射分析、扫描电子隧道显微镜和比表面积对催化剂进行表征,并考察水热反应的温度和时间、沉淀剂的加入量对其催化燃烧甲苯性能的影响。结果表明,水热反应温度为150℃,反应时间为24 h,加入尿素的物质的量为0.16 mol时可制得铜锰复合氧化物Cu0.451Mn0.549O2催化剂粉体,该催化剂颗粒呈现均一的立方体形貌和较大的比表面积,具有较好的甲苯催化燃烧性能,完全燃烧温度为208℃。     

溶胶-凝胶法制备负载型钨硅酸催化剂

对用溶胶-凝胶法制备的HSiW-SiO2催化剂,首先由红外光谱和紫外漫反射光谱发现钨硅酸Keggin结构中4种特征的氧键依然存在,从而证明制备的HSiW-SiO2催化剂中,钨硅酸活性中心依然保持Keggin结构.在此基础上对用溶胶-凝胶法制备的HSiW-SiO2和用浸渍法制备的HSiW/SiO2进行了水相中钨硅酸流失率考察,结果表明,HSiW-SiO2催化剂的流失率基本保持在0.94%～1.O7%,而HSiW/SiO2催化剂的流失率为3.27%,两者相差3倍多,从而证明用溶胶-凝胶法制备的负载型钨硅酸催化剂能够更好地防止钨硅酸活性中心在水相反应中的流失.     

La1-xSrxMnAl11O19-δ催化剂的甲烷燃烧性能研究

采用反相微乳液-共沉淀法制备了一系列以La、Sr作为镜面阳离子、锰离子作为活性组分的六铝酸盐催化剂La1-xSrxMnAl11O19-δ(x=0.2、0.4、0.5、0.6、0.8)。利用X射线衍射、比表面积分析等分析方法及甲烷燃烧对催化剂的结构和性质进行了考察,主要考察了不同含量的La和Sr离子的掺杂量对催化剂结构及对甲烷催化燃烧活性的影响。结果表明,La和Sr同时作为镜面阳离子,不但可以形成完整的六铝酸盐,而且所制备的催化剂具有较高的催化活性。不同含量的La和Sr离子掺杂对于催化剂的特性有较大影响。当x=0.5时,所制备的催化剂La0.5-Sr0.5MnAl11O19-δ具有较高的催化活性,起燃温度T10%=502℃,至683℃甲烷完全转化。催化剂在低转化率下的宏观动力学实验结果表明,甲烷催化燃烧在La1-xSrxMnAl11O19-δ催化剂上为一级动力学反应,反应速率受催化剂固有性质控制。     

吸附-催化复合材料净化挥发性有机物研究进展

吸附-催化氧化法是净化挥发性有机物(VOCs)的有效途径之一。结合近年来吸附-催化复合材料净化VOCs的研究,从吸附-催化复合材料的结构和特点出发,综述了复合材料的分类及应用进展,分析了VOCs的化学组成、相对湿度、空速、反应温度等外部因素对吸附-催化的影响,并总结了吸附-催化(VOCs)反应机理,最后展望了复合材料未来的研究方向。     

溶剂对钨酸铋/石墨烯形貌结构和光催化性能的影响

本工作采用溶剂热法通过乙二醇、乙二胺、水-乙二醇、水-乙二胺、水和水-乙酸不同溶剂制备可见光催化剂Bi2 WO6/RGO,并对其形貌结构和光催化性能进行表征.研究结果表明,溶剂对Bi2WO6/RGO的形貌和光催化性能有显著影响.在可见光(λ>420 nm)照射下,以水为溶剂制备的样品对罗丹明B(RhB)的光催化降解性能最佳,20 min内降解率达到98％,且经过五次循环降解后光催化效果基本保持不变.Bi2 WO6/RGO的光催化性能增强可归因于在水溶剂下形成的Bi2 WO6分级结构微球为光催化反应提供更多的反应活性位点,同时石墨烯的引入增大了材料的比表面积,进一步促进了电子-空穴对的有效分离.自由基捕获实验表明,复合材料光降解RhB过程中光生空穴(h+)起主要作用,·O2-和·OH起次要作用.     

介孔Ce_(0.8)Zr_(0.2)O_2的制备及对CO选择性催化氧化研究

采用尿素研磨燃烧法成功制备了介孔Ce0.8Zr0.2O2催化材料,通过XRD、BET和H2-TPR对该材料的结构进行了表征,并且与模板法和溶胶-凝胶法制备的催化材料进行了对比。结果表明,相比于模板法和溶胶-凝胶法,采用尿素研磨燃烧法制备铈锆固溶体Ce0.8Zr0.2O2具有制备过程简单,制备时间短等优点。此外,CO选择性催化性能评价显示该方法制备的催化材料与溶胶-凝胶法制备的催化材料催化活性和选择性相当,优于模板法制备的催化材料,其高活性主要归因于较多的表面氧和固溶体氧相。     

Ba1-x/2KxNiAl11O19催化剂的制备及其催化甲烷燃烧活性研究

采用异丙醇盐水解法制备Ba1-x/2KxNiAl11O19(x=0,0.5,1.0,1.5,2.0)催化剂。通过BET模型计算了其比表面积,用XRD和DSC-TG等技术及甲烷燃烧实验考察了催化剂的物理化学性能,研究了钾离子掺杂量对催化剂的结构以及对甲烷催化燃烧活性的影响。结果表明:催化剂在1200℃焙烧后可以形成完整的六铝酸盐晶型,同时具有较好的催化性能和高温稳定性,不同量的K和Ba离子掺杂对于催化剂的比表面积及孔径有较大的影响。Ba0.25K1.5NiAl11O19催化剂具有较大的比表面积和较高的活性,1200℃焙烧后比表面积为61m2/g,催化甲烷燃烧的完全转化温度T90%为750℃。