光热协同催化净化挥发性有机物的研究进展及展望

挥发性有机物(VOCs)是一类重要的空气污染物。催化氧化技术可以将VOCs转化为无毒的CO_2和H_2O,是有效的治理方式之一。针对传统的热催化氧化技术的高能耗和光催化净化VOCs技术的低效率问题,光催化耦合强化热催化的光热协同催化净化VOCs技术近些年来受到广泛关注,并表现出比传统热催化或光催化净化技术更优异的净化性能。总结了近年国内外研究者在光热催化净化VOCs领域所取得的主要研究进展,重点讨论了光热协同作用机制的认知和光热协同催化材料的设计理念,包括贵金属型和金属氧化物型光热协同催化材料,并对光热协同催化净化技术的未来发展方向进行了展望。     

挥发性有机化合物催化消除前沿技术及研究进展

挥发性有机化合物(VOCs)是可吸入有害物质形成的重要前体,是大气污染物的重要组成部分。催化氧化法作为末端技术是目前处理VOCs最有效的途径之一。本文讨论了VOCs的热催化氧化、光催化氧化和光热协同催化氧化的研究进展,重点研究常用VOCs的催化氧化机理以及相关催化剂的构筑。其中,热催化燃烧主要以贵金属(Pt、Pd、Au、Ag等)、过渡金属(Mn、Co、Cr等氧化物)及复合型催化剂研究展开;光催化氧化以TiO₂和C₃N₄为典型催化剂进行讨论;光热协同催化研究主要包括碳基催化剂、贵金属负载型以及过渡金属负载型催化剂的开发与应用。此外,本文对基于催化剂的热催化、光催化和光热催化去除VOCs的开发和研究提出了进一步的展望。     

热助光催化CO2还原研究进展与展望

光热催化是一种极具前途的CO₂还原策略,可利用太阳光谱的广泛吸收来激发热化学和光化学过程的结合,从而协同推动催化反应的进行,使CO₂在较为温和的条件下实现高效转换。作为光热催化的一种,在光催化中引入热能,可提高太阳光利用率,促进载流子的激发和分离,加快反应分子扩散,提升反升性能。对当前光热催化CO₂还原的概念和原理进行分类,并对热助光催化还原CO₂反应的研究现状进行总结。基于反应产物的差异,介绍热助光催化反应的催化剂选择、反应条件和反应机理,同时介绍了该类反应试验过程中关键的局部测温技术,最后对热助光催化CO₂还原技术的发展进行了展望,未来的研究重点应是提升CO₂转化率和产物选择性,同时利用先进的原位表征技术和理论计算对反应机理进行探究。     

非贵金属改性钒钛基催化剂NH3-SCR脱硝协同控制VOCs

在钒钛基催化剂上分别负载四种非贵金属(Ce、Cu、Mn、Fe)，研究改性催化剂对中低温选择性催化还原(SCR)脱硝协同挥发性有机物(VOCs)催化氧化的性能。对四种负载金属(Ce、Cu、Mn、Fe)分别进行SCR脱硝和VOCs催化氧化，发现Ce改性的催化剂在低温段具有良好的SCR脱硝活性和VOCs催化氧化性能，被认为具有良好的协同催化潜力。之后对Ce掺杂改性催化剂进行协同评价研究，发现在275～300℃的温度区间内，3V-5Ce/Ti催化剂的NO转化率和VOCs转化率可达到100%。并分别比较了SCR反应协同VOC与未协同VOC时N₂的选择性和CO₂的选择性，发现在低温段时甲苯的引入会显著降低N₂选择性，而随着温度升高，N₂O副产物的产生，N₂的选择性恢复到未引入甲苯时。同时发现协同反应时CO2的选择性有明显下降。对3V-5Ce/Ti催化剂的SEM、XRD、XPS、NH3-TPD表征说明Ce的引入不会破坏载体形貌，可以为催化剂提高更多表面氧空位，从而提高催化剂的氧化还原性能，并...     

HCN、COS和CS2催化水解及其水解产物协同净化的研究进展

氰化氢（HCN）、羰基硫（COS）、二硫化碳（CS₂）广泛共存于黄磷尾气、焦炉煤气、碳一化工等化工行业废气中,目前大多数研究局限于3种气体的单独脱除,3种气体同时脱除的研究鲜有报道,而3种气体的协同脱除势在必行。催化水解法能够将HCN转化成NH₃,COS和CS₂水解成H₂S。NH₃和H₂S可以分别被催化氧化为N₂及S,S可以回收利用。一步法实现HCN、COS和CS₂的水解及水解产物NH₃和H₂S的催化氧化的催化剂开发是该技术的核心问题,本文针对近几年3种气体水解催化剂的相关研究成果进行了综述,包括负载型催化剂和非负载型催化剂,与此同时,针对水解产物NH₃和H₂S的催化氧化的协同净化技术进行了分析,旨在为后续3种气体同时催化水解及协同净化其水解产物催化剂的开发提供理论指导,为低温环境下协同催化水解HCN、COS和CS₂,并利用原料气中的氧一步法净化水解产物技术的未来发展及应用提供参考。     

CO2光热催化还原研究进展

CO₂光热催化转化是一种新型的CO₂利用技术,该过程绿色、经济且无须额外能量输入,是当下的热门研究领域之一。本文主要总结了CO₂光热催化转化领域的最新研究进展,介绍了基于光热转化的光热催化剂设计方法,同时从光热催化机理出发解析了CO₂还原反应的光热催化剂构建策略,并揭示了CO₂还原反应中的光热协同耦合机制,为光热催化剂的设计以及CO₂的高效转化和利用提供参考。     

CO2光热催化还原研究进展

CO₂光热催化转化是一种新型的CO₂利用技术,该过程绿色、经济且无须额外能量输入,是当下的热门研究领域之一。本文主要总结了CO₂光热催化转化领域的最新研究进展,介绍了基于光热转化的光热催化剂设计方法,同时从光热催化机理出发解析了CO₂还原反应的光热催化剂构建策略,并揭示了CO₂还原反应中的光热协同耦合机制,为光热催化剂的设计以及CO₂的高效转化和利用提供参考。     

Ag3PO4光催化-臭氧催化氧化协同降解苯酚

以Ag₃PO₄为光催化剂并通入臭氧构建了光催化-催化臭氧氧化协同体系，大幅度提高了对苯酚的降解效率。协同处理6 min后可将30 mg/L的苯酚溶液完全降解，在达到相同降解效率时，与单一氧化技术相比时间缩短了3倍。协同体系降解性能的提升源于臭氧的亲电特性，不仅加速了光生电荷的迁移，提升了光催化降解活性；同时还有效提高了臭氧利用效率，催化分解臭氧能产生更多的羟基自由基(·OH)，协同促进了苯酚的降解矿化性能。进一步通过猝灭实验验证了·OH是协同降解体系的主要活性物种，考察了臭氧浓度、催化剂投加量、苯酚浓度和酸碱性对降解效率的影响，探讨了光催化-臭氧催化氧化协同降解苯酚的降解机理。     

低温等离子体协同催化处理VOCs研究进展

归纳了目前几种降解挥发性有机物(VOCs)的方法和技术原理，包括冷凝法、吸附法、催化燃烧法、光催化法等。主要针对低温等离子体技术介绍其降解VOCs的工作原理和研究进展，并对其协同催化剂后的优化进行了综述，突出了两者协同作用下降解VOCs的优越性。对低温等离子体协同催化剂技术未来发展方向进行了展望。     

新型TiO2基光催化剂改性降解VOCs的研究进展

实现有机污染物(VOCs)高效清洁降解是生态环保领域亟待解决的问题。光催化技术成为解决VOCs的有效方法之一,TiO₂半导体光催化剂作为最成熟的一种光催化剂,具有催化效率高、绿色、成本低的特点,但由于TiO₂光量子效率低,电子—空穴对易复合,无法产生可见光响应等缺陷,使得TiO₂光化材料无法广泛高效的应用。文章综述了改性TiO₂基光催化材料降解VOCs的研究进展,介绍了TiO₂光催化降解VOCs的作用机理,梳理归纳并总结了近些年TiO₂光催化降解VOCs的改性研究,并对未来开发新型TiO₂基光催化材料降解VOCs提出展望。     

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。     

钙钛矿型光催化剂的制备及脱除典型气态污染物的研究进展

近年来,开发宽光谱响应、高吸附性能和强催化活性的钙钛矿型催化剂用于气态污染物的光催化脱除受到广泛关注。本文全面梳理了钙钛矿型光催化剂的制备和改性方法,并对其光催化脱除典型气态污染物的反应机理、研究现状及未来研究方向进行了系统归纳和评述。文中指出：柠檬酸络合法制备所得钙钛矿型光催化剂具有粒径小和光催化活性高的特点,经离子掺杂或复合改性后可进一步提升其可见光响应能力。该类催化剂在光催化脱除烟气中的NO、Hg⁰和挥发性有机化合物（VOCs）方面表现出较高的催化反应性,其协同催化氧化Hg⁰和NO的可行性也得以初步的理论论证。此外,含钛高炉渣衍生的钙钛矿型光催化剂在气态污染物净化方面表现出良好的应用前景。然而,钙钛矿型光催化剂用于气态多污染物协同脱除及含钛高炉渣中钙钛矿型组分的富集等方面的研究有待进一步深化。本文以期为钙钛矿型光催化剂的优化制备及气态污染物光催化脱除效率的提升提供参考。     

介质阻挡放电技术处理挥发性有机物的研究进展

介质阻挡放电技术在处理低浓度挥发性有机物（VOCs）过程中具有反应快速、工艺简单及适应范围广等优点而受到广泛关注。本文从介质阻挡放电单独使用和介质阻挡放电协同催化两方面进行了概括总结。首先,简述了介质阻挡放电处理VOCs所用的驱动电源和等离子体发生器的研究现状及气体性质对VOCs降解性能的影响;其次,介绍了介质阻挡放电协同催化的两种方式（内置式和后置式）及各自情况下采用不同催化剂强化VOCs去除性能、提高能量效率、抑制副产物生成的过程机理;最后,分析了介质阻挡放电技术处理低浓度VOCs过程中存在的关键问题,并提出了未来的重要研究方向为：等离子体催化体系中VOCs的界面反应机理;催化剂的抗积碳性能的提高;适用于多组分VOCs的高效催化剂的开发。     

燃煤有机污染物排放及其控制技术研究展望

有机污染物排放是导致大气复合型污染、诱发雾霾、产生光化学烟雾的重要诱因,是当前研究的热点问题。燃煤是有机污染物的来源之一。本文综述了燃煤有机污染物的排放特性,包括燃煤有机物的排放浓度及主要组分,影响燃煤有机物生成的因素,指出燃煤有机污染物浓度较低,苯系物是其重要组成之一。分析了烟气系统中有机物的迁移转化以及烟气处理设施（选择性催化还原脱硝、湿法脱硫、电除尘、湿式电除尘、低低温电除尘）的协同去除作用。最后基于吸附技术和催化技术的研究现状,展望了未来燃煤有机污染物控制的研究方向为：结合现有设备的协同去除作用,优化工艺条件,开发适合燃煤有机物的高效吸附剂和催化剂,开发集高效吸附/氧化/烟气协同净化技术于一体的燃煤有机物高效控制技术。     

Physico-chemical characteristics and CO oxidation studies over Pd/(Mn2O3 + SnO2) catalyst

The mixed oxide catalyst (Mn₂O₃ + SnO₂) prepared by the coprecipitation method has been impregnated with Pd metal and it's catalytic behaviour for CO oxidation reaction has been investigated. In the coprecipitated material, Mn₂O₃ and SnO₂ were found to crystallise at 875 K and 1175 K, respectively, which are significantly higher than the crystallisation temperatures of individual oxides prepared under similar conditions. Results of catalytic oxidation of CO, carried out using the pulse method for the mixed oxide system and the individual oxides, suggest significant synergistic effects between these two oxides. The impregnation of palladium metal facilitated CO oxidation and the catalyst Pd/(Mn₂O₃ + SnO₂) was found to be quite effective for CO oxidation even at room temperature. Further, the CO disproportionation has been observed on palladium sites in the temperature range 350 to 400 K for the individual oxide systems.     

Rapid evaluation of oxidation catalysis by gas sensor system: total oxidation, oxidative dehydrogenation, and selective oxidation over metal oxide catalysts

The rapid evaluation of catalysis is an indispensable technology for the success of combinatorial chemistry. A small-sized, less expensive, easily operating screening is desirable for parallel settings which dramatically shortens the evaluation time. Recent advances in gas sensors have enabled us to use them for the rapid evaluation of oxidation catalysis. Three typical catalytic oxidations over metal oxide catalysts were evaluated by gas sensor systems optimized for each catalytic system. The first one is the total oxidation of carbon monoxide in air. Five catalytic combustion-type gas sensors were used in a parallel reactor system to shorten the evaluation time. The second one is the oxidative dehydrogenation (ODH) of ethane over the mixed oxide of nickel and iron. The evaluation of the ODH catalysis was performed by a selective olefin sensor which determines the concentration of C₂H₄ in C₂H₆. The third one is the selective oxidation catalysis of propane over alkali modified Fe/SiO₂. The effluents including CO, CO₂, aldehydes and ketones in propane were analyzed by the CO, CO₂ and semiconductor-type gas sensors selective toward aldehydes and ketones. These evaluation results indicated that gas sensors have a good potential for the rapid evaluation of oxidation catalysts.     

金属材料协同VB12催化卤代有机物降解研究进展

卤代有机物（HOCs）是环境领域的主要污染物类型之一，因其高持久性、毒性和生物累积性而受到广泛关注。还原脱卤技术是一种高效、低耗、易行的HOCs处理方式，而生物辅酶因子维生素B₁₂（VB₁₂）对HOCs的还原脱卤有很高的催化活性。本文总结了单金属、双金属、金属矿物及半导体等金属材料协同VB₁₂催化降解HOCs的研究进展，讨论了每种金属材料与VB₁₂的协同催化机制、降解HOCs机理特性、实际应用情况及局限性等。结果表明，金属材料协同VB₁₂对HOCs还原脱卤具有加速电子转移、金属表面介导催化、活化碳-卤键等独特的优势和广阔的应用前景。最后，结合最新研究，指明目前该体系在机理研究、材料设计、实际应用、技术等方面所面临的挑战及未来的研究方向。     

挥发性有机化合物催化氧化技术

基于环境友好,对使用催化氧化法去除挥发性有机化合物(VOCs)的原理、特点以及催化剂、工艺流程等研究进行综述。挥发性有机化合物完全催化氧化机理分为:Mars-van Krevelen(MVK)模型、Langmuir-Hinshelwood(L-H)模型和Eley-Rideal(E-R)模型。复合金属氧化物催化剂是研究的热点,去除VOCs的核心是使反应温度降低,即具有低温和高活性的催化剂。延长催化剂寿命、提高去除效率也可以带来良好的节能效果和降低投资成本。对于低浓度和大体积VOCs排放,可通过吸附+催化混合法先进技术实现去除,且成功应用于实践。