锰铜复合氧化物催化氧化甲苯的性能研究

利用水热法制备了一系列锰铜摩尔比例不同的锰铜复合氧化物催化材料,借助场发射扫描电镜(FE-SEM)和X-射线粉末衍射(XRD)对催化剂进行表征,研究了复合物催化剂在催化降解甲苯反应中的催化活性,筛选出最佳锰铜比例的复合氧化物,并考察了其重复使用性能。结果表明:Mn∶Cu(摩尔比)=1∶4时催化剂的活性最高,甲苯转化率达90%时的温度为190℃,其选择性最好,连续使用5次催化活性变化不大,重复使用性能好。     

二氧化钛复合型催化剂制备及其微波辅助催化氧化甲苯性能

实验采用溶胶凝胶法和传统浸渍法制备了TiO2-分子筛复合载体及复合载体负载过渡金属与稀土元素催化剂,通过微波辅助催化氧化甲苯的性能实验考察其催化活性.结果表明,复合TiO2明显提高了载体结构的稳定性与耐温性,并使过渡金属铜(Cu)、锰(Mn)和稀土元素铈(Ce)等活性组分在催化剂表面的分散更均匀;在复合载体吸附、吸波性能与多相活性组分催化的共同作用下,Cu-Mn-Ce/TiO2-分子筛催化剂微波辅助催化氧化甲苯的完全燃烧温度仅为175℃,此时甲苯去除率可达99％;15 h的连续性实验表明,TiO2复合型催化剂具有良好的催化活性与稳定性.由催化剂表征分析结果可知,活性组分颗粒的均匀分布与铜、锰氧化物及铜锰尖晶石固溶物等活性相的存在促进了甲苯的催化氧化,锐钛矿型TiO2较高的电子迁移速率与催化剂孔径的增大均有助于甲苯的氧化降解.     

微波加热下苯的催化氧化性能研究

研究考察了微波加热与传统电炉加热两种不同加热方式下苯的催化氧化性能,同时考察了微波加热下铜锰质量比,铈掺杂量及焙烧温度变化对铜-锰-铈/分子筛催化剂催化氧化苯性能的影响,并对催化剂进行了SEM和XRD表征.结果表明,微波加热下苯的催化氧化性能优于电炉加热,微波的"局部热点"效应、偶极极化作用与稳定的床层反应温度保证了苯的高效催化氧化;铜∶锰∶铈质量比1∶1∶0.33和焙烧温度500℃下催化剂的活性最高,苯的起燃温度与完全燃烧温度分别为165℃和230℃.催化剂表征分析可知,铜、锰氧化物及铜锰尖晶石固溶物等活性相的存在保证了催化剂的高活性;稀土元素铈的掺杂促进了活性组分在催化剂表面的分散与规整化;高温焙烧可导致催化剂表面的烧结与活性组分的团聚,从而降低其催化氧化苯的活性.     

微波催化燃烧气态甲苯特性及床层温度分布

采用浸渍法制备Cu-Mn-Ce/堇青石蜂窝催化剂,于微波催化燃烧装置中考察其对甲苯废气的催化活性与稳定性,并对固定床温度进行了测试分析.研究表明,微波加热下床层温度分布均匀,甲苯的最佳反应温度在230~270℃之间.当停留时间大于9.7s且床层温度高于270℃时,甲苯的降解率大于90%.铜锰铈单金属氧化物及其复合氧化物尖晶石是主要的活性组分,甲苯在其表面上进行准一级反应而被催化氧化.高温对催化剂结构有影响,但重复性试验证实了催化剂的高活性和良好的稳定性.本文为微波催化燃烧技术治理VOCs废气的中试研究及下一步的实际应用提供了理论支持.     

锰基氧化物催化燃烧甲苯的研究进展

甲苯是最具代表的挥发性有机物（VOCs）之一，是PM_2.5和臭氧的前驱体，对人体呼吸系统和中枢神经系统有一定的损害，甲苯的去除可以有效地减轻大气环境污染问题和对人体健康的影响。锰基氧化物催化燃烧具有成本低、效率高、稳定性强和氧化还原性能良好等优点，成为治理甲苯的热点。用于甲苯去除的锰基催化剂的种类主要有单一锰氧化物、复合锰氧化物、负载型锰氧化物、钙钛矿型锰氧化物和整体锰氧化物五种。本文以甲苯催化氧化为目标，综述了以上五种锰基催化剂的性能和反应机理受催化剂种类、晶型、形貌、掺杂、负载等的影响，并对该领域未来的研究方向做出了展望。     

碳化硅协同分子筛负载型催化剂微波辅助催化氧化甲苯性能

实验采用浸渍法制备分子筛负载型催化剂,微波场中利用吸波材料碳化硅和催化剂催化氧化甲苯废气.考察了碳化硅与分子筛负载铜-钒催化剂混合比及混合方式等条件变化对甲苯降解的影响,并通过电镜扫描、比表面积测试和X射线衍射分析等手段对催化剂进行了表征.研究表明,在固定床反应器底部装填质量比20%的碳化硅时,反应器兼有蓄热性能和低温催化氧化的优点,可有效提高微波能的利用和甲苯的催化氧化效率;微波功率75 W和47 W作用下,分子筛负载铜-钒催化剂和负载铜-钒-铈催化剂对甲苯的完全燃烧温度分别为325℃和160℃.表征发现,稀土元素铈的掺杂提高了活性组分在催化剂表面的分散度,催化剂的微孔结构保证了其对甲苯的高吸附性能,而非晶相型铜、钒氧化物的存在则提高了催化剂的催化活性.     

新型CuMn/TiO2苯类催化燃烧催化剂的研制及活性实验

采用浸溃法制备了CuMn/TiO2新型甲苯燃烧催化剂,其活性明显优于传统CuMn/γ-Al2O3和Cu-Mn复合氧化物催化剂.研究发现,载体TiO2自身有一定催化活性,而γ-Al2O3则几乎没有活性;TiO2与Cu-Mn之间的协同作用更提高了新型催化剂的活性.XRD、LRS结果显示,CuMn/TiO2催化剂的主要活性相为铜锰尖晶石(CuMn2O4),它的存在是CuMn/TiO2催化活性优良的另一个主要原因.考察了Cu-Mn负载量、铜锰比和焙烧温度对催化剂活性的影响,CuMn/TiO2下对甲苯的去除率达95%以上时催化床层温度为215℃,比CuMn/γ-Al2O3和Cu-Mn复合氧化物对甲苯去除率达95%时分别下降了30℃、50℃左右.     

催化氧化法处理苯系物工业废气催化剂的研制

研究了以铜锰钴氧化物为基本组成的催化氧化苯系物催化剂，评价其活性，并考察助剂，载体，浸渍方法与条件，氧化反应条件对其性能的影响，研究结果表明，铜锰钴蜂窝体载带催化剂适用于工业有机溶剂废气净化处理的需要。它的使用寿命和催化活性都具有实际应用价值。     

整体式分子筛基催化剂制备及其微波催化燃烧VOCs

以整体式蜂窝状分子筛为载体,制备铜锰铈负载型催化剂,研究其微波辐照下对VOCs （甲苯、丙酮、乙酸乙酯）的催化活性及其稳定性,探究影响催化剂活性的因素,并通过测试床层温度分布进行分析.研究表明,微波功率1.3kW、催化剂体积300mm×300mm×300mm,固定床温度>300℃条件下,催化剂对初始浓度200~2000mg/m³的5m³/h VOCs气体的降解效率为80%~92%.温度是VOCs氧化降解的条件,但当床层温度超过了300℃（VOCs完全燃烧温度）之后,升温对VOCs降解效率的影响不再明显.表征可知,尖晶石态铜锰铈单金属氧化物及其复合氧化物是主要的催化活性组分.VOCs在催化剂表面进行准一级反应而被催化氧化;高温对催化剂结构有一定影响,但重复性试验证实了催化剂的高活性和良好的稳定性.     

整体式分子筛基催化剂制备及其微波催化燃烧VOCs

以整体式蜂窝状分子筛为载体,制备铜锰铈负载型催化剂,研究其微波辐照下对VOCs （甲苯、丙酮、乙酸乙酯）的催化活性及其稳定性,探究影响催化剂活性的因素,并通过测试床层温度分布进行分析.研究表明,微波功率1.3kW、催化剂体积300mm×300mm×300mm,固定床温度>300℃条件下,催化剂对初始浓度200~2000mg/m³的5m³/h VOCs气体的降解效率为80%~92%.温度是VOCs氧化降解的条件,但当床层温度超过了300℃（VOCs完全燃烧温度）之后,升温对VOCs降解效率的影响不再明显.表征可知,尖晶石态铜锰铈单金属氧化物及其复合氧化物是主要的催化活性组分.VOCs在催化剂表面进行准一级反应而被催化氧化;高温对催化剂结构有一定影响,但重复性试验证实了催化剂的高活性和良好的稳定性.     

铬改性分子筛催化降解三氯乙烯研究

采用等体积浸渍法制备了Cr Ox改性系列分子筛催化剂.采用XRD、H2-TPR和NH3-TPD等对所制催化剂进行分析表征,结果表明分子筛表面有铬氧化物存在,且改性的催化剂具有氧化还原性和酸性.在固定床连续反应器-气相色谱在线检测装置上考察了所制备催化剂对三氯乙烯的催化燃烧降解活性,反应空速为15000 h~(-1),氧气浓度为10%.结果表明,Cr改性氢型丝光分子筛(H-MOR)活性最优,反应温度为309℃时2.5%Cr/H-MOR对三氯乙烯转化率达90%;稳定性实验结果表明2.5%Cr/H-MOR稳定性良好,反应400 min后催化活性有轻微下降,回收后的催化剂采用TG和XRD表征,发现其上无积碳且结构无变化.     

Mn/Co-Ba-Al-O催化氧化NO性能研究

采用共沉淀-浸溃法制备了Mn/Co-Ba-Al-O催化剂.考察了用共沉淀法制作载体Co-Ba-Al-O过程中加料顺序分别为正加法、反加法和并流法时催化剂的活性.BET测试和XBD分析表明,并流时制得的载体比表面积最大,且其中的γ-A12O3结晶度最好,不含BaCO3,对NO的催化氧化性能最好.考察了各操作条件对并流法制备的催化剂催化氧化NO效率的影响,结果显示,在NO体积分数为500 X 10-6,O2体积分数为10%,空速为4000h-1时,225°C左右,出1:3 NOX的氧化度(N02/NO2)达到50%-60%.将取得最大的吸收效率;300°C时,氧化度可达到83%左右,接近热力学平衡值.     

The kinetic study for reduction of NO by CO over cobalt tetraphenylporphyrin supported on titanium dioxide

The catalytic reduction of nitric oxide by carbon monoxide over cobalt tetraphenylporphyrin supported on titanium dioxide (Co-TPP/TiO2) has been investigated. Co-TPP/TiO2 pretreated by evacuation at 270℃ exhibited a remarkable activity. The kinetic equation for the reduction of nitric oxide by carbon monoxide in the reaction temperature ranging from 80 to 150℃ (v=kPNO 0.56Pco 0.41) suggested that the reaction can be assumed to occur via a surface reaction of the Langmuir-Hinshelwood model between nitric oxide and carbon monoxide adsorbed on the central metal ion of Co-TPP. Experimental results indicated that the reduction of nitric oxide and formation of molecular nitrogen took place simultaneously during initial stage of the reaction. The apparent activation energy was calculated to be 30.8 kJ/mol.     

金属氧化物催化剂上吡啶催化燃烧

为了研究催化燃烧法净化挥发性有污染物的可能性,考察了金属氧化物催化剂上吡啶的氧化活性及氧化过程ＮＯｘ控制能力,吡啶氧化产物ＮＯｘ随反应温度升高呈现极大值。催化剂的氧化活性ＮＯｘ控制能力呈正比关系。     

氮掺杂二氧化钛负载钒磷氧催化氧化NO的实验研究

以VPO为活性组分,N掺杂TiO 2为载体,采用浸渍法制备了VPO/TiN催化剂,基于单因素实验研究了其对NO的选择性催化氧化(SCO)性能以及抗硫抗水性能。研究表明:当P/V为1/5、N/Ti为1、活性组分负载量为10%、焙烧温度为350℃时,催化剂的SCO活性最好,NO氧化率达到61%;光致发光光谱(PL)表征显示N掺杂TiO 2在催化剂表面形成的氧空位可增强催化剂对O 2的吸附;VPO/TiN催化剂抗硫抗水性能较强,反应后的催化剂表面未发现硫酸根的特征峰,水蒸气主要通过与NO竞争吸附占据活性位点来抑制催化剂的SCO活性。     

纳米TiO_2-Al_2O_3负载CuMnO_x对甲苯的催化燃烧

研究采用改进的溶胶-凝胶法制备了TiO2-Al2O3复合载体,并用浸渍法制备CuMnOX/TiO2-Al2O3催化剂,通过对甲苯废气催化燃烧的实验,分别考察了Cu-Mn负载量、Cu/Mn摩尔比、焙烧温度及载体对催化剂制备过程及催化剂活性的影响。实验结果表明:活性组分负载量25%,铜锰活性组分的配比Cu:Mn=1:2,焙烧温度500℃是浸渍法制备CuMnOX/TiO2-Al2O3催化剂较佳的工艺条件;XRD衍射图谱表明,500℃下铜锰尖晶石的存在是催化剂催化活性优良的主要原因;由复合载体制备的CuMnOX/TiO2-Al2O3催化剂比单一载体制备的CuMnOX/Al2O3催化剂具有更高的甲苯转化率,其T99比单一载体要低20℃以上。     

Ru/ZrO2催化剂高温焙烧对NO催化氧化反应性能的影响

采用浸渍法制备了一系列负载Ru催化剂,并将其应用于NO催化氧化反应.同时,对Ru/ZrO2样品在不同温度下进行焙烧处理,并通过X-射线衍射(XRD)、程序升温还原(TPR)和透射电子显微镜(TEM)等技术对不同温度焙烧的Ru/ZrO2进行表征,根据表征结果对导致Ru/ZrO2催化活性下降的原因进行了探讨.结果表明,Ru/ZrO2催化剂具有很好的催化活性,在空速为180000h-1条件下,275℃时即可获得93%的NO转化率.高温焙烧会导致Ru/ZrO2催化活性明显下降.     

大气中铁、锰液相催化氧化二氧化硫动力学

研究了ｐｈ在３－５的范围内，大气浓度水平下、铁、锰和铁锰共存时的注相催化氧化的动力学，发现在不同的条件下反应级数，表观反应速率常数和活化能不同，证实了铁，锰对Ｓ（Ⅳ）的液相催化氧化有明显的协同作用，并给出了许多反应体系的经验速率表达式。     

La-Co-Fe-Cu/HZSM-5在尾气碳颗粒燃烧中的催化性能

采用柠檬酸络合低温浸渍法制备分子筛负载钙钛矿型复合氧化物催化剂。采用XRD、SEM和H2-TPR等手段对催化剂性能进行表征,并在微型固定床反应器中对催化剂进行活性评价。结果表明,在钙钛矿型复合氧化物中进行B位离子掺杂,可以改善催化活性,碳颗粒燃烧温度降低。在20%LaCoO3/HZSM-5催化剂中用铁离子部分取代钴离子可以改善碳颗粒的燃烧性能,取代量增加碳颗粒燃烧温度降低,但是生成CO2的选择性也降低,以20%LaCo0.2Fe0.8O3/HZSM-5为催化剂,Tig、Tm和Tf分别为256℃、399℃和403℃,但生成CO2的选择性只有72.5%。在20%LaCo1-xFexO3/HZSM-5中的钙钛矿型复合氧化物B位离子中加入铜离子后,在碳颗粒燃烧反应中生成CO2的选择性得到明显改善,Sco2提高10个单位以上。以20%LaCo0.2Fe0.6Cu0.2O3/HZSM-5为催化剂,在碳颗粒燃烧反应中生成CO2的选择性可以达到94.7%,Tig、Tm和Tf分别为242℃、427℃和445℃。