CuCrO_x/Al_2O_3的制备及催化燃烧甲苯的性能研究

考察了一种低成本的含Cu复合金属氧化物催化剂CuCrO_x/Al_2O_3的制备方法,并用于催化燃烧甲苯。结果表明,CuCrO_x/Al_2O_3的催化活性优于CuVO_x/Al_2O_3、CuMoO_x/Al_2O_3、CuCeO_x/Al_2O_3、CuZrO_x/Al_2O_3,其制备的最佳条件为Cu∶Cr(原子比)=1∶1、负载量8%(以活性物质质量/载体质量计)、焙烧温度500℃。该催化剂具有良好的稳定性、抗硫性和可还原性,在反应温度为300℃下连续催化燃烧77h,甲苯转化率均能保持在90%以上,在SO_2质量浓度为300mg/m~3条件下反应5h,催化活性几乎不受到影响。     

Mo掺入CeO_2/Al_2O_3选择性催化还原NO动力学研究

采用共混法制备不同系列Mo掺入催化剂(CeMo_xO_y/Al_2O_3),研究了Mo掺入对CeO_2/Al_2O_3选择性催化还原NO活性的优化,考察了内外扩散对脱硝性能的影响,并计算得出反应活化能,从动力学角度考察了Mo掺入对脱硝活性反应速率的影响。结果表明,Al/Ce/Mo元素摩尔比为5∶1∶0.15,空速为7 200 h-1,煅烧温度为550℃时,催化剂在250~425℃内脱出NO_x效率均大于90%;催化剂平均粒径小于40目时,空速大于105h-1时,内外扩散的影响可以忽略不计,CeMo_xO_y/Al_2O_3催化反应为一级反应,其中NH_3和O_2反应级数近似为0级。Ce Mo0.15Oy/Al_2O_3活化能为36.57 k J·mol-1,Mo的添加有效的减小了催化剂的表观反应活化能,增加了反应速率,提高了催化活性。     

ZnO/Al_2O_3-SiO_2固体碱催化动物脂肪废油制备生物柴油

采用溶胶-凝胶法制备了Al_2O_3-Si O_2复合载体,采用等体积浸渍法在复合载体上负载Zn O制备固体碱催化剂,催化动物脂肪废油酯交换反应来制备生物柴油。研究了Zn O负载量以及复合载体中Al_2O_3/Si O_2质量比对催化剂活性的影响,并通过重复性实验对优化得到的催化剂稳定性进行考察。活性测试表明,当Zn O的负载量为20%,复合载体中Al_2O_3/Si O_2质量比为1∶9时催化剂的活性最佳,酯交换率达到95.2%。另外,对催化剂进行了BET、XRD、CO_2-TPD一系列表征。结果表明,Al_2O_3高度分散渗透于非晶相Si O_2中,形成催化剂的介孔结构。Zn O负载量为20%时催化剂碱性最强,这是导致催化剂高活性的重要原因。     

Al_2O_3/石墨相氮化碳光催化剂的合成及其光催化性能

以Al_2O_3和硼改性的石墨相氮化碳(g-C_3N_4B)为原料,利用表面氢氧根修饰结合超声分散的方法制备了具有不同Al_2O_3含量的一系列复合光催化剂Al_2O_3/g-C_3N_4B。通过X射线衍射、紫外—可见漫反射光谱和光致发光光谱对Al_2O_3/g-C_3N_4B进行表征,以亚甲基蓝(MB)为目标化合物,考察了Al_2O_3/g-C_3N_4B的光催化活性。结果表明:Al_2O_3/g-C_3N_4B对MB具有较好的光催化降解性能,其中Al_2O_3质量分数为40%的Al_2O_3/g-C_3N_4B光催化活性最佳。在MB光催化降解过程中,·O_2~-和h~+起了重要作用,而H_2O_2与·OH的作用可以忽略。     

钒基催化剂降解氯苯的原位红外分析

V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂被广泛应用于脱硝,且由于V_2O_5抗氯中毒能力强,对于氯代挥发性有机物(CVOCs)的催化降解也具有较好效果。通过浸渍法制备了不同V_2O_5和WO_3含量的负载型催化剂,采用氯苯作为CVOCs的模型化合物,对催化剂进行了活性评价和原位红外实验研究,在分子层面明确V_2O_5和WO_3在氯苯催化氧化过程中的作用。结果表明:增加V_2O_5含量是提高催化剂活性和稳定性的关键;氯苯在不同活性组分上的降解途径类似,均为苯环逐渐氧化开环及后续中间产物的氧化过程;V_2O_5对氯苯具有较强的氧化能力,在100℃即可观察到大量中间产物,且随着温度的升高,中间产物可迅速被氧化分解。相对而言,WO_3的氧化性能很差,仅在温度达到300℃才可明显观察到中间产物,但V_2O_5和WO_3之间存在协同作用。以上分子层面的反应机制研究,有助于明确催化剂各组分的具体作用,进一步指导开发性能更好的钒基催化剂,用于CVOCs的催化氧化。     

前驱体对Cu/Al_2O_3的HCN催化水解性能的影响

为了研究前驱体因素对Cu/Al_2O_3的HCN催化水解性能的影响,考察了铜盐前驱体种类和前驱体溶液浓度对催化剂脱除HCN的规律变化,并探究了焙烧温度和反应温度对催化水解HCN的影响。采用浸渍法制备了Cu/Al_2O_3催化剂,并采用BET、SEM、XRD和XPS等对催化剂进行了表征。实验结果表明,以乙酸铜为前驱体制备的催化剂因具有较好的孔结构和较多的Cu O负载量,使其相较其他3种铜盐表现出了最好的催化活性。当乙酸铜前驱体溶液浓度为0.050 mol·L-1,焙烧温度为400℃时,催化剂的催化活性最高。反应温度越高,越有利于提升催化活性。反应温度为250℃时,催化剂对HCN的脱除效率即达到96%以上。可见,以乙酸铜为前驱体制备的催化剂用于低温催化水解HCN效果理想,具有较好的应用前景。     

CuO-Y2O3/TS-1催化臭氧降解对苯二甲酸的机理

针对对苯二甲酸(TA)水污染问题,通过浸渍法制备CuO-Y_2O_3/TS-1催化剂,利用XRD、SEM、FT-IR、XRF等手段表征催化剂结构、形貌及骨架结构;构建非均相体系催化臭氧氧化降解对苯二甲酸(TA),考察催化剂的催化性能。结果表明:当Cu(NO_3)_2·3H_2O和Y(NO_3)_3·6H_2O浸渍液浓度均为0.5 mg·L~(-1)、臭氧通入量为6.3mg·min~(-1)、催化剂投加量为1.0 g和pH=9.0时,反应30 min后,TA降解率高达99.8%。经5次循环后,TA降解率仍稳定在98.2%。进一步研究表明,CuO-Y_2O_3/TS-1催化臭氧降解TA实验符合一级反应动力学方程。     

基于碳烟颗粒催化氧化的三维有序大孔催化剂制备及性能

三维有序大孔钴锰尖晶石催化剂(3DOMCoMn_2O_4)以及三维有序大孔镧、铈掺杂的钴锰尖晶石催化剂(3DOMR_xCo_(1-x)Mn_2O_4(R=Ce, La))由胶晶模板法成功合成。通过对所得的催化剂在NO_x协助下的碳烟催化氧化活性评价,优化了Ce/Co和La/Co的配比。此外,还对目标催化剂进行了XRD、N2吸脱附、Raman、H_2-TPR、SEM、XPS等表征。结果表明:3DOM结构增强了催化剂与碳烟颗粒之间的接触,对碳烟氧化等"固-固-气"非均相催化反应具有明显的提升作用。此外,铈和镧的掺杂增大了活性氧物种的浓度,从而增强了钴锰尖晶石催化剂的催化氧化能力。在松散接触工况下,3DOM Ce_(0.9)Co_(0.1)Mn_2O_4的Tig(起燃温度)和T_m(CO_2出口浓度最大时的温度)分别为285℃和377℃,3DOM La_(0.3)Co_(0.7)Mn_2O_4的T_(ig)和T_m分别为287℃和376℃。     

CeO2负载过渡金属催化氧化甲苯

采用浸渍法制备了一系列过渡金属/CeO_2催化剂,通过催化活性评价和催化表征等方法考察了过渡金属/CeO_2催化剂催化氧化甲苯的活性。研究表明:过渡金属/CeO_2催化剂活性为Mn/CeO_2Co/CeO_2Cr/CeO_2Fe/CeO_2CeO_2。Mn/CeO_2催化剂具有最低的起燃温度,甲苯转化率达到50%时的温度(T50)为180℃,其在215℃下甲苯的转化效率可稳定在80%。过渡金属/CeO_2催化剂的活性主要由过渡金属活性组分决定。Mn/CeO_2、Co/CeO_2、Cr/CeO_2和Fe/CeO_2催化剂中活性组分分别为Mn_3O_4、Co_3O_4、Cr_2O_3和Fe_2O_3,其中Mn_3O_4的催化活性最强,Co_3O_4次之。此外,催化剂活性与催化剂的物化结构及活性氧物种有一定的关系。Mn/CeO_2具有最大的比表面积、孔体积和Ce(Ⅳ)的3d94f2 O_2p4形式比例及合适的活性氧物种比值(晶格氧、表面氧摩尔比为3.8)。     

CuO/γ-Al_2O_3催化双氧水处理聚乙烯醇废水的研究

采用浸渍—煅烧法制备CuO/γ-Al_2O_3催化剂,并用其催化双氧水处理聚乙烯醇(PVA)废水,对比了不同煅烧温度下CuO/γ-Al_2O_3的催化性能以及催化剂投加量、双氧水投加量、PVA初始质量分数对PVA去除率的影响。结果表明,煅烧温度为450℃时得到的CuO/γ-Al_2O_3催化性能最好,增加CuO/γ-Al_2O_3和双氧水的投加量均有助于降低PVA降解产物黏均分子量,而PVA初始质量分数越高,PVA降解产物的黏均分子量越高。当PVA初始质量分数为1.0%,双氧水投加量为60 mL/L,CuO/γ-Al_2O_3投加量为1.0g/L,反应温度为60℃,溶液初始pH=3时,反应2h后PVA去除率达90%以上,PVA降解产物的黏均分子量从100 773降至3 194,下降了近97%,CuO/γ-Al_2O_3的催化性能随着重复使用次数的增加有一定下降。     

煤化工高盐废水臭氧催化氧化脱除COD

针对煤化工高盐废水中有机物难降解问题,采用浸渍-煅烧法制备了负载有活性金属氧化物的活性氧化铝型催化剂,探索催化剂的制备工艺和反应操作条件对废水COD去除率的影响。结果表明:活性氧化铝载体催化性能优于陶粒,活性氧化铝负载Cu、Mn、Ni的催化活性较高,将2种活性组分进行组合制得的MnO_xNiO_x/γ-Al_2O_3催化剂,在经过60 min的臭氧催化氧化后,COD的去除率可达51.3%;利用BET、SEM-EDS、XRD对催化剂进行了表征和分析,Mn、Ni成功负载到活性氧化铝表面和孔隙内,2种元素负载量摩尔比约为2:1,且主要以氧化物形式存在;通过计算臭氧利用效率,发现MnO_x-NiO_x/γ-Al_2O_3臭氧催化氧化的_η值低于单独的臭氧氧化,这意味着通过MnO_x-NiO_x/γ-Ak_2O_3催化剂可以有效地将臭氧分解成活性氧;通过优化臭氧和催化剂投加量后发现,在臭氧为350 mg·(L·h)~(-1)、催化剂投加量为100 g·L~(-1)废水中,反应180 min后,COD去除率可达到72.3%;在连续进行4 h的臭氧催化氧化实验后,MnO_x-NiO_x/γ-Al_2O_3稳定性和重复利用性均较好,COD去除率能维持在约42%,锰、镍离子的溶出量均小于0.5 mg·L~(-1)。以上研究结果可为高效的臭氧催化体系在煤化工高盐废水处理领域的应用提供参考。     

Mn-Ce复合氧化物微球的制备及其催化氧化甲苯性能

为了开发高效稳定、具有低温活性的降解VOCs催化材料,采用传统水热法制备了一系列不同锰铈比的催化剂(MnO_2、Mn_(0.95)Ce_(0.05)O_x、Mn_(0.90)Ce_(0.10)O_x、Mn_(0.80)Ce_(0.20)O_x及Mn_(0.60)Ce_(0.40)O_x),利用SEM、BET、XRD、H_2-TPR、O_2-TPD、拉曼光谱等技术对催化剂的物理化学性质进行了表征分析,同时考察了其对甲苯的催化氧化活性。结果表明:通过简单的水热合成法合成出的Mn-Ce复合氧化物均为微球,但Ce的加入使得微球催化剂表面的纳米针消失,变为光滑的微球体;而不同的催化剂在氧化甲苯时呈现不同的催化氧化性能,其中Mn_(0.80)Ce_(0.20)O_x具有最佳的甲苯氧化性能,这是由于其具有较强的氧化还原性能、较高的化学吸附氧含量及存在Mn-Ce固溶体。因此,通过控制催化剂中Ce含量,可调控催化剂的形貌和物理化学特性,从而使Mn-Ce复合氧化物在甲苯催化氧化中展现出优异的催化性能。研究结果为新型高效降解VOCs催化材料的设计和开发提供了新思路。     

Fe/Ga2O3-Al2O3催化甲烷还原NO的性能

以甲烷为还原剂的选择性催化脱硝技术(SCR-CH_4)是一种很有潜力的新的脱硝方法,但催化剂的催化活性比较低。为了提高催化剂的活性以及抗水能力,可使用Fe对Al_2O_3负载的Ga_2O_3催化剂进行改性。采用共沉淀法,制备了xFe/Ga_2O_3-Al_2O_3催化剂,在固定床反应器中测试其选择性催化CH_4还原NO的性能。使用XRD、N_2吸附脱附、XPS、H_2-TPR、Py-IR等方法进行表征。结果表明:经过Fe改性后的催化剂提高了中高温的催化活性,提高了催化剂的N_2选择性,并改善了催化剂的抗水特性;5Fe/Ga_2O_3-Al_2O_3催化剂在500℃、富氧条件下,达到76%的NO转化率和100%的N_2选择性;在5%水蒸气条件下,5Fe/Ga_2O_3-Al_2O_3在500℃仍保持60%以上的NO转化率。N_2吸附脱附结果显示,引入Fe后,催化剂保持了原有比表面积,并且大大增加了催化剂孔径,可提高催化剂抗水能力。XPS与UV-vis显示,5Fe/Ga_2O_3-Al_2O_3具有高含量的游离态Fe~(3+),可提高催化剂的中高温活性。H2-TPR结果显示,Fe的引入提高了催化剂氧化还原能力,增强了原有Ga_2O_3-Al_2O_3中高温的还原活性。Py-FT-IR结果显示,催化剂表面同时存在Lewis酸和Br?nsted酸,铁的引入增加了催化剂表面的Lewis酸量。因此,Fe修饰Ga_2O_3-Al_2O_3是提高Ga_2O_3-Al_2O_3催化剂的SCR-CH_4脱硝性能的有效方法。     

Fe-Mn/γ-Al2O3催化O3-H2O2协同氧化间甲酚

为提高臭氧氧化法对难降解有机污染物的降解效率,采用在催化臭氧氧化体系中引入H_2O_2的方法,建立催化O_3-H_2O_2联合氧化体系,使O_3与H_2O_2在体系中起协同作用。采用等体积浸渍法筛选制备了具有高催化性能的Fe-Mn/γ-Al_2O_3催化剂,应用于O_3/Fe-Mn/γ-Al_2O_3/H_2O_2复合体系协同催化臭氧氧化处理间甲酚模型废水。通过扫描电子显微镜(SEM)、物理吸附、X射线衍射(XRD)、X射线荧光光谱(XRF)、X射线光电子波谱(XPS)对催化剂的物理化学性质进行表征。考察了O_3投加量、H_2O_2投加量、初始pH、空速等因素对Fe-Mn/γ-Al_2O_3催化O_3-H_2O_2氧化间甲酚处理效果的影响,并采用GC-MS和LC-OCD,对Fe-Mn/γ-Al_2O_3催化O_3-H_2O_2氧化间甲酚的中间产物的类型及相对分子质量进行分析。结果表明,当以Fe-Mn/γ-Al_2O_3为催化剂时,协同催化氧化体系的最优处理参数为:间甲酚浓度100 mg·L~(-1),O_3投加量481 mg·L~(-1),反应时间10 min,空速6 h~(-1),H_2O_2投加量211 mg·L~(-1),进水pH 6.7。在此条件下,TOC去除率可达68.37%,间甲酚转化率可达100%。以上研究结果可为2种技术联用降解煤化工废水提供参考。     

各类VOCs在蜂窝陶瓷型La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3催化剂上的催化燃烧性能

以涂有CeO2-ZrO2固溶体的堇青石蜂窝状陶瓷为载体,用浸渍法制备堇青石蜂窝陶瓷型整体La0.8Sr0.2MnO3催化剂,测试了该催化剂催化燃烧各类VOCs的特性。研究表明,VOCs催化燃烧的难易程度为:含氯烃烷烃酸芳烃酮酯醇醛。La0.8Sr0.2MnO3催化剂对含氧有机化合物具有较好的催化活性,完全燃烧温度均在280℃之内。通过关联VOCs的理化性质,发现VOCs在La0.8Sr0.2MnO3催化剂上的反应活性与VOCs分子中最弱C—H键键能和VOCs分子极性密切联系。     

活性炭负载Fe~(3+)催化H_2O_2氧化邻苯二甲酸二甲酯

将Fe3+负载在活性炭上制得载铁催化剂Fe/AC,并研究了该催化剂对邻苯二甲酸二甲酯(DMP)的催化降解性能。通过正交实验和单因素实验,探讨了催化剂投加量、H2O2投加量、溶液pH值和反应温度对水中DMP降解率的影响,同时对DMP矿化度进行了分析。实验结果表明,制得的载铁催化剂具有较高的催化活性;降解效果的影响顺序是反应温度催化剂投加量H2O2投加量溶液pH值;在反应温度为80℃、催化剂投加量为4 g/L、H2O2投加量为20 mL/L和溶液pH值为3的条件下反应120 min后,质量浓度为10 mg/L的DMP降解率最高可达97.73%;在优化的实验条件下反应150 min,DMP矿化度可达62.73%;催化剂反复使用5次仍具有较好的催化活性,DMP降解率仍可达到77%以上;反应过程中溶液Fe3+浓度的变化维持在1.07 mg/L左右,且可推测催化降解DMP主要是由非均相和均相催化氧化反应共同作用的。     

金属改性Pd/Al_2O_3对煤矿乏风催化氧化性能的影响

以堇青石蜂窝陶瓷为基体的Pd/Al_2O_3催化剂,通过负载不同金属(M:Ce、Ni、Ba、Mg、Fe、La和Mn)氧化物进行改性,研究煤矿乏风中甲烷的催化氧化反应机理。结果表明,不同金属氧化物负载下M-Pd/Al_2O_3晶相存在明显差异,Ni和Mg的负载阻止了Al_2O_3高温下向稳定的α-Al_2O_3相态转变,Ni和Mg添加与Al_2O_3形成NiAl_2O_4和MgAl_2O_4能有效地提高催化剂的低温催化活性和高温热稳定性;PdO_2比PdO催化活性更高,Ni和Mg的负载能维持PdO_2相态存在,减弱PdO_2烧结发生和促进Pd的均匀分布;Ni、Mg氧化物改性Pd/Al_2O_3催化剂催化氧化煤矿乏风,具有良好的应用前景。     

铂基催化剂低温催化降解环己酮特性研究

将负载1.0%(质量分数)Pt的自组装型铂基催化剂Pt/γ-Al_2O_3装填在固定床反应器中,研究了环己酮质量浓度(500~4 000mg/m~3)、相对湿度(5%~75%)、温度(160~260℃)以及空速(5 000~20 000h~(-1))与环己酮降解率的关系,并依据不同的氧气分压和环己酮分压建立反应动力学模型。结果表明,氧气分压对反应速率影响极小,可以忽略,而环己酮分压影响显著。研究结果对低温催化降解环己酮的工程设计与运行具有指导意义。     

γ-Al2O3负载金属氧化物热催化分解沙林毒剂模拟剂

为了考察负载型金属氧化物催化剂对毒剂的热催化分解性能,以γ-Al_2O_3为载体,金属氧化物(Mn、Ni、Fe、Co、Cu和Ce)为活性组分,采用等体积浸渍法制备了负载型金属氧化物催化剂,对沙林毒剂模拟剂——甲基膦酸二甲酯(DMMP)进行了热催化分解评价实验,分别研究了不同反应温度、空速条件下热催化分解性能的变化规律。结果表明,在几种负载型金属氧化物催化剂中,CuO/γ-Al_2O_3表现出了最佳的防护性能。通过调控CuO负载量(1%～20%),发现5%CuO/γ-Al_2O_3具有较高的分散度和比表面积,热催化分解性能最好。磷物种的沉积造成催化剂比表面积的降低和晶体结构的破坏,是催化剂活性下降的主要原因。     

催化剂对等离子体协同催化降解挥发性有机物影响的研究进展

挥发性有机物(VOCs)是目前大气区域复合污染的重要前提物之一。近年来发展的等离子体协同催化降解技术可将等离子体能在常温常压下进行反应和催化剂具有高选择性的优点结合起来,在VOCs降解上具有明显的优势。在这一体系中,催化剂可显著提高VOCs降解效率,但不同的催化剂所起的作用以及机理存在差异。因此,从催化剂对降解VOCs效应的影响,催化剂类型、位置对VOCs降解效果及机理的影响进行了综述,以期为等离子体协同催化降解VOCs技术的研究与发展提供依据。