天然气催化燃烧催化剂的研究(Ⅱ)

介绍了天然气催化燃烧钙钛矿型氧化物催化剂、六铝酸盐型催化剂以及负载型非贵金属催化剂的研究现状。对于钙钛矿型氧化物催化剂,利用A位取代或调整B位元素的种类及配比、新的技术和方法制备高比表面积或具有纳米结构的钙钛矿型氧化物,是提高其甲烷催化燃烧活性的重要手段。六铝酸盐型催化剂具有很高的热稳定性和甲烷燃烧活性,但起燃温度较高,通过采用将金属Pd负载到六铝酸盐上或改变制备方法,提高其比表面积,以提高其低温反应活性。负载型非贵金属催化剂研究最多的是过渡族金属,其氧化活性、抗毒性能和耐久性都存在问题,需进一步研究。     

含氯挥发性有机化合物催化燃烧催化剂的研究进展

含氯挥发性有机化合物(CVOCs)是一类重要的大气污染物,催化燃烧是实现CVOCs高效减排的一种主流处理技术,但工艺过程中存在氯元素易吸附在催化剂表面致使催化剂失活的问题。本文从催化燃烧CVOCs的反应机理、催化剂活性组分、催化剂载体等几个方面,对近年来催化燃烧处理CVOCs的研究进行了综述,其中催化活性组分可分为以钌、钯为主的贵金属催化剂和集中在高活性的过渡金属复合氧化物、钙钛矿型非贵金属催化剂,并重点阐述了水蒸气对催化燃烧CVOCs反应活性的影响及机制。根据国内外研究状况和技术水平,提出了催化燃烧技术的研究及发展方向,充分利用一定浓度水蒸气的优点抑制催化剂氯中毒及产生较低含量的副产物,为CVOCs高效工业化处理提供了重要的参考。     

催化燃烧治理氯苯类挥发性有机化合物的最新进展

氯苯类(CBs)化合物的排放给环境带来严重的污染和危害。本文回顾和总结了近几年来的氯苯类挥发性有机污染物的处理方法,综述了所采用催化剂的国内外研究现状,并对不同种方法进行优缺点分析。结果表明:催化燃烧法是最具有应用前景的、最有效的处理CBs的技术之一,该法优势是能够在催化剂存在的条件下,高效地处理低浓度的污染物,操作温度低,避免了氮氧化物的产生。应用于催化燃烧的催化剂类型繁多,贵金属催化剂具有高活性但对高温敏感;过渡金属氧化物催化剂的抗氯中毒能力较强;钙钛矿类催化剂廉价易得,其A、B位原子具有良好的可调性,并可通过负载与改性弥补其反应温度高及易失活等缺点。与其他催化剂相对比,钙钛矿类催化剂具有更广泛的应用前景。     

过渡金属硫化物催化稳态活性相

过渡金属硫化物（TMS）是清洁燃料油生产最为常用的催化剂,有关它的催化活性相及其作用机理一直以来是催化研究的重点和热点。本文一方面强调研究TMS催化稳定态活性相的重要性;另一方面综述了催化稳定态中碳的存在形式及其作用,对新提出的MoSxCy和CoMoC（或NiMoC）模型进行了阐述和讨论,指出传统CoMoS相可能并不是稳定态的催化活性相,而只是其前体,并认为过渡金属碳化物与TMS等加氢处理催化剂很可能具有统一的类MoSC催化稳态活性相结构。     

含氯挥发性有机化合物催化燃烧反应中非贵金属氧化物催化剂的研究进展

催化燃烧是实现含氯挥发性有机化合物(CVOC)高效净化的处理技术。CVOC催化燃烧非贵金属催化剂主要有单组份氧化物、复合氧化物及钙钛矿型催化剂。催化剂活性及稳定性主要与氧化物中氧的传递能力有关。氧化物催化剂上,CVOC催化燃烧反应机理为酸位吸附脱卤-催化燃烧综合机理,L酸对Cl的脱除能力弱于B酸。     

燃烧处理挥发性有机污染物的研究进展

随着环境问题的日益严重,治理作为PM_2.5前体的挥发性有机物（VOCs）越来越受到重视,燃烧法是目前常用的处理VOCs污染物技术之一。本文从燃烧的机理出发综述了燃烧法处理VOCs的研究进展,将燃烧法分为两大类,即非催化燃烧法和催化燃烧法。非催化燃烧法中从燃烧方式出发,总结了直接燃烧法、蓄热式热力燃烧法、多孔介质燃烧法的研究进展,并对燃烧影响因素进行了综述。在催化燃烧法中阐述了贵金属催化剂、非贵金属催化剂和复合金属氧化物催化剂的研究进展,探讨了催化剂的失活问题,分析了每种催化剂的优势与不足。贵金属催化剂活性高,但是价格昂贵、稳定性差;非贵金属催化剂价格低廉、寿命长,但是起燃温度高;复合金属氧化物催化剂活性高、抗毒性强,但是制备工艺复杂。最后基于目前的研究现状和不足,展望了未来燃烧法处理VOCs的研究方向为：结合实际应用的工艺条件和催化燃烧的机理,制备出活性高、价格低廉、抗毒性强和寿命长的催化剂用于蓄热式催化燃烧技术;将催化燃烧和多孔介质燃烧相结合,开发出高效、稳定、经济的燃烧技术处理VOCs污染物。     

柴油车排气碳微粒催化燃烧研究新进展

主要介绍了国内外柴油车排气碳微粒催化燃烧的研究现状和最新进展,重点分析了贵金属、金属氧化物、金属氧化物碱金属复合型以及过渡金属复合型催化剂在去除柴油车排气中碳微粒中的特点、存在问题以及在实际中的应用,指出未来柴油车排气后处理的发展趋势是同时去除CO、HC、NOx和微粒的四元催化剂。     

甲烷催化燃烧催化剂催化理论与应用研究进展

概述了甲烷催化燃烧催化剂的研究现状,从组成甲烷燃烧催化剂的3个部分（基体、活性组分、氧化物载体）分别加以论述。通过掺杂一些金属和金属氧化物,不但可以提高高活性贵金属催化剂的热分解温度,还可以提高高温催化剂（如钙钛矿和六铝酸盐材料等）的催化活性。最后简要综述了甲烷催化燃烧反应机理。     

挥发性有机物燃烧催化剂的研究进展

挥发性有机物（VOCs）是主要大气污染物质,也是形成PM_2.5和臭氧的重要前体。强化挥发性有机物控制,是改善大气环境的重要途径。催化燃烧（氧化）被认为是去除VOCs最有效的方式之一,本文综述了VOCs催化燃烧常用的贵金属催化剂、非贵金属催化剂。其中,贵金属催化剂主要包括基于Pd、Pt、Ru等的催化剂,非贵金属催化剂主要包括Mn、Co、Ce、Zr等的氧化物,通常贵金属催化剂具有比非贵金属更高的氧化活性和稳定性,但对于含氮VOCs非贵金属催化剂（Mn、Cu）具有更好的氮气选择性,Cr基催化剂对于含氯VOCs燃烧具有更好的效果。此外,还重点讨论了载体、分散度、催化剂制备方法对贵金属催化剂性能的影响,并对发展VOCs氧化催化剂的研究提出了展望。     

二甲醚催化燃烧研究的进展

介绍了近年来二甲醚作为一种清洁能源的研究状况，进行了二甲醚的催化燃烧研究的初探。通过对贵金属、金属氧化物和六铝酸盐等催化剂应用于二甲醚催化燃烧的比较，发现六铝酸盐最具研究应用前景。     

催化燃烧法脱除含氯挥发性有机化合物研究进展

含氯挥发性有机物(CVOCs)由于其毒性、高稳定性和在环境中的持久性而备受关注,有效脱除CVOCs是环境治理领域面临的重要课题,也成为近年来研究的热点。催化燃烧或氧化法因其能耗和成本低有望成为最有效脱除CVOCs的方法之一。对催化燃烧脱除CVOCs的研究进行了综述,重点总结和评述了催化燃烧脱除CVOCs的催化剂,包括金属氧化物、过渡金属氧化物和钙钛矿复合氧化物等催化剂,简要阐述了催化剂的失活类型和再生方法,并对未来催化燃烧法脱除CVOCs的研究进行了展望。     

A review on recent advances in catalytic combustion of chlorinated volatile organic compounds

Chlorinated volatile organic compounds (CVOCs) with strong stability, poor reactivity and high toxicity in waste gases are emitted into the atmosphere from many industrial operations, which has caused sustained harm to both human health and atmospheric environment. Catalytic combustion is regarded as one of the most effective methods to eliminate CVOCs due to its high removal efficiency, low energy consumption and low production of secondary pollutants. However, the screening of efficient catalysts (i.e. low cost, high activity and durability) still remains challenging. In this review, recent developments on catalytic combustion of CVOCs, including catalysts, reaction condition, catalytic reaction mechanism, deactivation reasons and regeneration methods are summarized. It is emphasized that the active components, structures and supports of catalysts have significant effects on their activity, selectivity, stability and longevity. In addition, it is pointed out that catalyst deactivation is closely related to chlorine poisoning, sintering, carbon deposition and metal active phase leaching. Compared with other catalysts, perovskite-type composite oxides and spinel-type composite oxides have shown to be promising materials in the catalytic combustion of CVOCs due to their particular structure and nature (e.g. surface area, redox property and surface acidity). Thereafter, the outlooks on catalytic combustion of CVOCs are also presented in this article based on the studies in the literature, which offer influential information for further research on the treatment technology of CVOCs. © 2020 Society of Chemical Industry     

吸附-催化燃烧含氯挥发性有机物催化剂的研究进展

对吸附-催化燃烧的机理和具备吸附与催化性能的新型催化剂的研究与开发作了介绍。钙钛矿型复氧化物催化剂、金属氧化物催化剂、贵金属催化剂等在吸附催化燃烧含氯挥发性有机物的处理方面得到了广泛而深入的研究。对各种类型催化剂的活性和特点进行了评述并提出今后发展的方向。     

天然气催化燃烧催化剂的研究(Ⅰ)

介绍了天然气催化燃烧负载型贵金属催化剂的研究现状。在天然气催化燃烧催化剂中,贵金属催化剂尤其是Pd基催化剂得到了深入的研究。载体的选择和催化剂的化学修饰对催化剂的活性和稳定性具有至关重要的作用,催化剂前驱体的选择亦对催化燃烧活性有影响。在Pd基催化剂中,PdO是甲烷催化燃烧的活性中心,PdO─Pd─PdO的氧化还原过程对Pd基催化剂的活性起着决定性的作用。     

多孔复合金属氧化物的制备及其在消除挥发性有机物中的应用

挥发性有机物(Volatile Organic Compounds,VOCs)是一类大气环境污染物,危害人身健康,必须严格控制其排放。在消除VOCs的方法中,催化氧化被认为是最有效的方法之一,其消除效果取决于催化剂的性能。简要综述近年来多孔复合金属氧化物(包括钙钛矿型氧化物、类钙钛矿型氧化物、尖晶石型氧化物和六铝酸盐)及其负载过渡金属氧化物和贵金属(合金)催化剂的制备及其氧化消除VOCs的催化性能。比表面积、孔结构、粒子分散度、粒径、吸附氧物种浓度、低温还原性、反应物活化能力或过渡金属氧化物或贵金属(合金)与载体之间的相互作用等是影响催化剂活性的主要因素。此外,就此类研究工作的未来发展趋势还进行了展望。     

有机废气催化燃烧过程中多尺度效应和催化剂设计

有机废气是重要的空气污染物,基于负载型贵金属催化剂的催化燃烧技术因效率高、无二次污染等特点而被广泛研究和应用。但目前催化燃烧技术仍存在高耗能和高成本等缺点。有机废气多相催化燃烧效率均与催化剂一定尺度范围内的结构密切相关。在有机废气催化氧化反应体系内存在从活性中心到高性能催化剂与过程的多尺度效应。依据不同尺度范围内催化剂的功能,对催化剂进行相应的设计和功能强化,是提高催化剂净化效率的有效方式。总结了近年国内外研究者在有机废气催化燃烧贵金属催化剂不同尺度范围内的设计理念和效果,并对有机废气催化燃烧催化剂的未来发展方向进行展望。     

催化燃烧脂肪族氯代易挥发性有机物的研究进展

催化燃烧是处理低浓度挥发性有机物废气的有效方法。阐述了催化燃烧脂肪族氯代易挥发性有机物的反应机理,对贵金属、过渡金属氧化物、钙钛矿型复合氧化物和分子筛近年来研究较广泛和深入的催化剂体系的性能和特点进行了论述,分析催化剂的优缺点。讨论了反应原料气中水和非氯代有机物的加入对催化反应效果的影响,对今后研究和发展方向进行展望。     

催化燃烧消除有毒和污染气体

用浸渍法研制了过渡金属及其氧化物系列的燃烧催化剂，研究了CO和CH4的燃烧反应，通过对催化剂活性和稳定性的测定，筛选出性能优良的催化剂，考察了浸渍液浓度，活性组分及还原温度对催化活性的影响。此催化剂可用于消除有毒和有机污染气体。     

EISA表面修饰法制备抗烧结催化剂

通过催化剂表面修饰控制催化剂表面活性组分颗粒的表面迁移能力,可以提高催化剂的抗烧结性能。通过蒸发诱导自组装(EISA)法修饰催化剂表面制备抗烧结催化剂,并对其性能进行研究。将经过验证的可形成二维有序介孔薄膜的EISA起始溶液沉积在Pd@Si O_2模型催化剂表面,采用TEM表征m Si O_2@Pd@Si O_2催化剂结构,证明了EISA表面修饰法的可行性。将EISA表面修饰法用于修饰Pd/Al2O3催化剂,通过表面涂覆的次数控制修饰层的厚度。XRD和甲烷燃烧活性结果表明,经过修饰的m Si O_2@Pd/Al2O3催化剂耐高温性能提高,其中,涂覆两次后的催化剂表面Pd O纳米颗粒晶粒尺寸增大程度最小,甲烷燃烧活性最好。EISA表面修饰法制备抗烧结催化剂是一种提高催化剂高温稳定性的有效方法。     

Catalytic decomposition of N2O over monolithic supported noble metal-transition metal oxides

The decomposition of nitrous oxide to nitrogen and oxygen using a series of monolithic (ceria-alumina washcoated cordierite) supported transition metal (Cu, Fe, Co, Ni, Mn) and noble metal (Ir, Rh) oxide catalysts has been studied using gas chromatography. The effect of combining a transition metal with a noble metal has also been investigated. A synergetic effect was observed between transition metal and noble metal oxides in the presence of a small amount of water for some of the catalysts. The synergy between Fe-Ir and Ni-Ir was also verified under dry conditions. X-ray photoelectron spectroscopic measurements on these catalysts indicate that Fe, Rh and Ir are present predominantly as Fe₂O_3, RhO₂ and IrO₂, while significant amounts of Co and Ni ions may migrate inside the support to form cobalt and nickel aluminate. Only the Fe-Ir catalyst showed a significant interaction between the noble metal and the transition metal. The effect of water, oxygen and carbon monoxide on the catalytic behaviour of the five most active catalysts (Ni-Ir, Ni-Rh, Fe-Ir, Co-Ir, Ir) has also been investigated. Oxygen and water were found to inhibit the catalytic activity, although the extent of oxygen inhibition is limited, presumably due to the presence of ceria in the monolith washcoat support. Conversely, carbon monoxide greatly enhances catalytic activity.