双载体催化剂协同DBD氧化吸附态乙酸乙酯

以13X为载体,采用等体积浸渍法制备分别负载Mn、Mo和Fe的金属氧化物的催化剂,并与载体γ-Al₂O₃混合作为介质阻挡放电(DBD)的填料降解吸附态乙酸乙酯.实验结果表明,Mn/13X的乙酸乙酯氧化降解效果优于Mo/13X和Fe/13X,放电120 min时,其矿化率可达61.5%,CO₂选择性为98.2%,其副产物O₃和N₂O的排放浓度也最低.在Mn/13X中加入γ-Al₂O₃,当两者质量比例为1∶1时,由于双载体间的协同作用,吸附态乙酸乙酯的矿化率可进一步提高至64.4%.最后,结合反应器出口气体中和催化剂表面的中间有机副产物,分析了吸附态乙酸乙酯在DBD中的降解机理.     

高压放电等离子体协同锰锆镧铈催化剂降解乙酸乙酯的特性与机制

实验制备了新型Mn-Zr-La-Ce/Al₂O₃、Mn-Zr-Cu和Mn-Co-Ce 3种催化剂,利用SEM-EDS、XRD、BET、FT-IR、O₂-TPD进行表征分析,研究了高压放电协同催化剂对乙酸乙酯的降解因素影响规律(催化剂种类、初始浓度、含氧量和进气气量),通过对出口气体GC-MS等分析,探讨了高压放电协同催化降解乙酸乙酯的机理.结果表明,高压放电低温等离子体协同Mn-Zr-La-Ce催化剂对于乙酸乙酯的降解效果最好,当电压为40 kV时,降解效率为94.6%,能量效率为1.52 g·kW^-1·h^-1,降解副产物O₃及NO_x浓度较低.降解效率随着初始浓度、气量的增加而较低,但随着含氧量的增加则是先升高后下降.GC-MS等分析结果表明,在降解乙酸乙酯过程中会产生丙酸乙酯和乙酸正已酯等中间产物,最终生成CO₂、H₂O.     

MnFe/海泡石后置协同低温等离子体降解甲苯的研究

低温等离子体(NTP)净化法是去除挥发性有机物(VOCs)的常用方法之一。利用NTP协同催化剂处理VOCs时可降低能耗,减少副产物,提升CO₂选择性和VOCs的去除效率。以盐酸改性海泡石(SEP)纤维为载体,利用浸渍法制备了不同Mn、Fe负载量的MnFe/SEP催化剂,采用BET、SEM、TEM、XRD、XPS等方法对催化剂进行了微观结构表征和组分分析,并利用介质阻挡放电等离子体结合后置的MnFe/SEP催化剂,开展了等离子体协同催化剂催化降解甲苯的试验研究。结果表明：海泡石纤维是性能优良的催化剂载体,可以很好地分散MnO₂和Fe₂O₃等活性组分,并保持较高的比表面积;锰铁氧化物可以提升甲苯去除率、碳平衡、CO₂选择性,减少O₃残留浓度;当负载的Mn含量为6wt%时,锰铁氧化物高度分散在海泡石纤维表面,催化活性高,性价比较高。     

巯基改性高岭土负载CeO2-CdS光催化降解结晶紫

为获得高效催化活性的光催化材料,实现偶氮类染料的高效降解,试验以巯基乙酸钠作为硫源和高岭土改性剂合成了巯基高岭土/CeO₂-CdS催化剂,并以降解结晶紫为模板反应,优化确定了巯基高岭土/CeO₂-CdS催化剂的制备条件.采用XRD（X射线衍射）、SEM（扫描电子显微镜）、TEM（透射电子显微镜）、FTIR（傅里叶红外光谱）和UV-Vis（紫外-可见光漫反射光谱）对催化剂进行了表征.结果表明:①催化剂是由巯基高岭土、立方相结构的CdS和萤石结构的CeO₂组成;②CdS和CeO₂的负载破坏了巯基高岭土的层状结构;③最优催化剂和巯基高岭土/CeO₂的可见光的响应范围分别为550和450 nm;④当CeO₂:CdS（摩尔比,下同）为4:6,巯基高岭土:CeO₂-CdS（质量比,下同）为1:3时,催化剂具有最优的光催化活性;⑤在50 mL结晶紫浓度为10 mg/L的溶液中,添加0.1 g最优催化剂后,采用350 W氙灯对其光照150 min时,结晶紫的降解率为95.1%;⑥最优催化剂具有良好的重复使用性能,重复使用5次时,对结晶紫的降解率为90.4%.研究显示,结晶紫降解的最终产物为CO₂和H₂O,催化剂对结晶紫的降解机理是以羟基自由基氧化为主和超氧基氧化为辅的共存氧化机理.      

低温等离子体催化降解烟气中甲苯的研究

本研究开发了等离子体微放电填充床反应器和等离子体微放电填充床反应系统,采用多孔陶瓷作为填充床材料,用控制变量法探索了停留时间、放电电压、催化剂负载量、初始浓度、能量密度等因素对反应系统的甲苯去除能力的影响.结果发现,上述因素的最优组合参数为：1.1s、9.5kV、负载量为15%,物质的量比为0.25的Co/Mn催化剂、189.52mg/m³、6000J/L.同时,对多孔陶瓷填充床进行了SEM和XRD等表征研究,研究表明,Mn催化剂包括Mn₂O₃和Mn₃O₄晶体;Co/Mn催化剂包括CoMnO₃和MnO₂晶体;Fe/Mn催化剂包括FeMnO₃、Fe₂O₃和Mn₂O₃晶体,并且Mn催化剂比Co/Mn催化剂和Fe/Mn催化剂的晶体颗粒更加均匀.     

铜锰型催化剂对低浓度乙醇的催化燃烧性能

乙醇汽油车尾气中除了传统汽油车的三大常规污染物(CO、NO_x和HCs),还含有导致光化学烟雾和臭氧污染的醇醛类非常规有机物。采用共沉淀法制备了CuO_x、MnO_x和CuMnO_x催化剂用于乙醇汽油车冷启动排放的低浓度乙醇的催化燃烧,同时采用氮气吸附脱附技术(BET)、X射线衍射(XRD)、氢气程序升温还原(H2-TPR)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)对催化剂进行了表征。研究表明,CuMnO_x催化剂对低浓度乙醇具有较好的低温催化活性;当反应温度为185℃时,CO₂产率可达86%,优于单一的CuO_x催化剂(约20%);同时,CuMnO_x比MnO_x具有较高的CO₂选择性。Cu、Mn之间的相互作用改变了催化剂的织构、结构和氧化性能,引起了催化剂表面晶貌和电子环境的变化,使得CuMnO_x催化剂表面具有大量的氧缺陷位,有利于氧分子在其表面的...     

CO2催化合成衍生柴油的基础研究

为促进我国“双碳”政策的推行,拓展CO₂的循环利用技术,开展了CO₂合成柴油的实验探索,利用铁基催化剂,以CO₂作为原料,探讨了CO₂加氢合成衍生柴油的可行性研究。在科学验证CO₂合成衍生柴油可行性的基础上,进一步考察了催化剂载体的酸碱性、催化剂组元Fe含量以及助剂添加对催化活性的影响。研究表明:CO₂加氢的合成产物的主要组分及组分分布特点与商用柴油高度一致。以γ-Al₂O₃为载体负载铁基催化剂可有效促进CO₂的逆水煤气反应和芬顿反应;作为催化剂助剂,金属元素K的添加对提高催化活性有较好的辅助作用。反应温度和压力是该反应的可控因子,其中,压力为决定因素,当压力>1.6 MPa时,反应才可以在250℃以上的温度域顺利发生。此外,载体的酸碱性、催化组元Fe及助剂K含量对合成产物的组分分布情况及与柴油的相似度也具有重要影响。     

VOx-MoOx/TiO2催化剂低温催化降解一氯苯及二英的研究

垃圾焚烧过程中会产生大量氯苯等氯代挥发性有机污染物(CVOCs)和二噁英等持久性有机污染物(POPs). CVOCs的排放会导致光化学烟雾和温室效应的产生,而二噁英能在土壤中长期附存,具有人体致癌和致畸变等严重危害. 催化降解技术具有显著优势,能将二噁英等有机污染物彻底破坏分解,最终将其转化为CO₂、H₂O和HCl等产物. 基于钒基催化剂VO_x/TiO₂的过渡金属氧化物催化剂已被广泛应用于烟气CVOCs和二噁英处理领域. 钒基氧化物VO_x中的V=O基团对二噁英起到亲核吸附的作用,在钒基氧化物上添加第二活性组分钼氧化物MoO_x可以提高催化剂的催化活性. 本文采用湿法浸渍的方法制备出用于催化降解含氯污染物的粉体钒钼钛VO_x-MoO_x/TiO₂催化剂,并分析其合成方法、催化表征和性能测试结果,讨论反应温度对一氯苯及二噁英催化率影响的机理,旨在为开发二噁英催化技术提供参考. 结果表明:VO_x-MoO_x/TiO₂催化剂表面催化活性位点较多,活性组分分散良好,起始还原温度较低,活性氧含量较多,比表面积较大,颗粒团聚较轻,具有优良的催化特性. 通过系列实验筛选出合适的催化剂组分比例为5%VO_x-5%MoO_x/TiO₂(记作“V5-Mo5-Ti”,即VO_x和MoO_x的质量分数各占5%,TiO₂的质量分数占90%),在150 ℃低温下其对一氯苯和二噁英的催化效果优异. V5-Mo5-Ti催化剂对一氯苯的低温转化率随原始稳定浓度和空速比的升高而降低. 在一氯苯初始浓度为150×10?6、空速比为10 000 h?1时,V5-Mo5-Ti催化剂在150 ℃下对一氯苯的转化率为54.0%,在300 ℃时接近100%. 在150 ℃的低温环境中,该催化剂对二噁英催化脱除率在86%以上,催化降解率在74%以上. 研究显示,VO_x-MoO_x/TiO₂催化剂对二噁英的催化脱除率和降解率随温度的升高而提高,主要归因于升温加快了V₂O₅中V5+和V4+元素以及MoO₃中Mo6+和Mo4+元素的催化氧化循环速率.      

介孔ZnO负载Fe-Cu-Zr复合催化剂用于催化燃烧降解乙酸丁酯

采用醇热法制备了有序球状介孔ZnO负载Fe-Cu-Zr复合催化剂,应用BET、SEM、XRD、XPS等对不同物质的量比催化剂进行了表征,研究了催化降解乙酸丁酯的活性及其影响因素,并推测了降解机理.结果表明,铁铜锆复合催化剂颗粒均匀,分散性较好,孔径大部分小于50 nm,比表面积为46～68 m²·g^-1.各活性成分能够共存和协同发挥作用,铁、铜、锆离子吸附在氧化锌晶胞内,粒子间量子作用力促使晶胞表面积略有变大.锆能够提高3种活性成分间的作用力,可以调节表面电子密度,促使结合能向低的方向偏移,增强催化剂的氧化还原能力.随着锆比例的增大,催化剂的活性也随之增强;随着初始浓度、空速、相对湿度的增加,乙酸丁酯降解效率均有所下降.在乙酸丁酯初始浓度为2590 mg·m^-3、空速为9000 h^-1的工况下,ZnO-3M催化剂降解乙酸丁酯的T₅₀为116℃,T₉₀为200℃,270℃时CO₂转化率达96%,具有良好的低温催化活性和稳定性.乙酸丁酯催...     

Mg掺杂钙钛矿复合催化剂的CO2甲烷化催化性能研究

为促进CO₂转化与利用技术深入发展,助力“双碳”政策顺利实施,通过开展基础研究的方式,在调制具有钙钛矿复合结构的催化剂基础上,开展了一系列CO₂加氢合成甲烷(CH₄)的实验研究。对比考察了催化剂各构成要素对催化性能的影响。通过单因素变量实验,详细探究了温度与催化性能之间的关系,借助XRD、BET、SEM、CO₂-TPD、XPS等分析手段对催化剂微观结构进行详细分析和表征,解析了催化剂理化性质对催化活性的影响,明确了在钙钛矿型催化剂中掺杂Mg对调控CH₄选择性的积极作用。结果显示,催化剂La_0.9Mg_0.1Co_0.5Ni_0.5O₃在常压下具有优异的催化性能,在350～500℃内,可以获得接近100%的CH₄选择性。表征方法证明Mg的掺杂可以提供更多的CO₂吸附位点,对提升催化性能具有重要的辅助作用。     

MnCeOx/沸石催化剂对工业典型VOCs的催化性能

以沸石为载体制备了锰铈复合氧化物催化剂（记为:MnCeO_x/沸石催化剂）,探究了催化剂对工业典型VOCs的二元催化性能,并对催化剂进行BET、XRD及SEM表征。结果表明:Ce的加入,促进了Mn的分散,提高了MnCeO_x/沸石催化剂的活性;当n（Mn）∶n（Ce）为1∶1,负载率为20%,焙烧温度为500℃时,催化剂的活性最高,其对甲苯的起燃温度（T₅₀）和完全燃烧温度（T₉₀）分别为155,255℃;单组分实验中,催化剂对3种有机物均表现出较高活性,转化率达到90%时的反应温度均在275℃以下,其活性顺序为乙酸乙酯>甲苯>丙酮,主要受反应活化能大小及分子极性的影响;二元催化实验中,由于竞争吸附的影响,3种物质的T₅₀和T₉₀较单组分均分别提高了8~13,14~38℃。     

Ag4HPMo10V2O40催化剂对PAEs类的催化降解实验

邻苯二甲酸酯类（PAEs）作为水中常见的环境激素对人类以及水中生物具有一定的危害,被各国列为"优先控制污染物"。基于此,设计合成出系列多金属氧酸盐（POMs）材料Ag_xH_5-xPMo₁₀V₂O₄₀,x=1~5,并采用湿法过氧化氢氧化法实现对邻苯二甲酸二乙酯（DEP）的高效氧化降解。该体系中,反应20 min DEP降解率可达到91.0%,TOC和COD去除率分别达到70.2%和81.1%,降解产物为低毒的乳酸、CO₂和H₂O等。实验过程中,催化剂具有较高的活性、稳定性及循环使用性,且表现出较高的底物适应性以及微量底物的去除性。     

ZnIn2S4/g-C3N4光催化降解水中痕量药物卡马西平

本文采用水热合成法制备ZnIn₂S₄/g-C₃N₄复合催化剂应用于水中痕量药物卡马西平（CBZ）的太阳光催化降解,探究实际河水中固体颗粒（SS）,无机盐（IS）和溶解性有机物（DOM）对催化剂活性的影响以及ZnIn₂S₄/g-C₃N₄/浮石负载型催化剂光催化CBZ效果.结果表明,质量比为20：1 ZnIn₂S₄/g-C₃N₄的光催化活性高于ZnIn₂S₄,ZnIn₂S₄与g-C₃N₄异质结构加速了电子-空穴对的分离并抑制其复合、ZnIn₂S₄/g-C₃N₄中孔的增多和比表面积的增加有效提高了催化剂活性.水质参数对催化剂活性的影响顺序为DOM>IS>SS,过滤后河水中CBZ的光催化速率常数比原水提高了13倍;125mg/L催化剂投加量和太阳光照射240min后,100μg/L的CBZ被完全降解.动态试验中CBZ的光催化效率随水流速度的增大而下降;流速5mL/min下循环4次,ZnIn₂S₄/g-C₃N₄/浮石光催化降解与矿化CBZ的效率分别为86.4%和43.9%.     

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.     

非均相催化湿式氧化技术处理4-氯酚

研究了以负载于活性炭上的三氯化铁为催化剂,以氧气为氧化剂的非均相催化湿式氧化体系处理4-氯酚废水工艺.通过正交实验方法,从反应温度、时间、压力、催化剂用量等方面初步考察了4-氯酚在该体系中的氧化效果.在150 ℃,0.5MPa氧气,催化剂用量为30%(摩尔分数),反应4 h,对降解过程所得的中间产物和终产物进行了分析.结果表明,该体系对4-氯酚的去除率能够达到67%,COD_Cr降低了39%.并且初步探索了将亚硝酸钠加入到三氯化铁/活性炭催化氧化体系后形成的共催化氧化体系中4-氯酚的降解效果,发现亚硝酸钠的加入对4-氯酚的去除有很大的促进作用.      

CuxMn1-xCe0.75Zr0.25Oy催化降解甲苯的性能

采用溶胶凝胶法制备了双主金属、双助剂的Cu_xMn_1-xCe_0.75Zr_0.25O_y催化剂,在固定床反应器中评价了催化剂降解甲苯的性能,并采用XRD、H₂-TPR、O₂-TPD和Raman对催化剂进行表征。试验结果表明:催化剂中Cu含量的增加有助于增强Cu-Ce金属之间的相互作用,增加催化剂中的氧空位浓度和晶格氧含量,提高催化剂低温还原性,从而促进催化活性的提高。Cu₁CeZr催化剂降解甲苯活性最好,其完全降解甲苯的温度（T₁₀₀）为220℃,比Mn₁CeZr催化剂低60℃。     

Mn基金属氧化物催化剂常温催化氧化甲醛

以硝酸铈和高锰酸钾为原料,采用络合法制备了一系列Mn-Ce-O混合氧化物催化剂,并通过正交实验设计方案,考察了Mn/Ce摩尔比、水化热温度、焙烧温度及焙烧时间对Mn-Ce-O混合氧化物催化剂常温催化氧化甲醛性能的影响,并采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）和红外光谱（IR）等技术对催化剂进行微观表征与分析.结果表明：当Mn/Ce摩尔比1：1,水化热温度为180℃,焙烧温度为350℃时,催化剂表现出最佳的常温氧化活性,36h甲醛降解率可达94.2%,且稳定性良好.催化剂氧化活性的高低与材料比表面积并非正相关,而与材料结构形态存在密切关联,而材料结构主要取决于水化热温度,其次是Mn/Ce摩尔比.