An investigation on catalytic performance and reaction mechanisms of Fe/OMS-2 for the oxidation of carbon monoxide, ethyl acetate, and toluene

The octahedral molecular sieve（OMS-2）-supported Fe（ xFe/OMS-2: x = 1, 3, 5, and 10） catalysts were prepared using the pre-incorporation method. Physicochemical properties of the as-synthesized materials were characterized by means of various techniques, and their catalytic activities for CO, ethyl acetate, and toluene oxidation were evaluated. Among all of the samples, performed the best, with the reaction temperature required to achieve 90% conversion（ T 90%） being 160 °C for CO oxidation, 210 ...     

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℃。     

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.     

Toluene decomposition performance and NOx by-product formation during a DBD-catalyst process

Characteristics of toluene decomposition and formation of nitrogen oxide(NOx) by-products were investigated in a dielectric barrier discharge(DBD) reactor with/without catalyst at room temperature and atmospheric pressure. Four kinds of metal oxides, i.e., manganese oxide(Mn Ox), iron oxide(Fe Ox), cobalt oxide(Co Ox) and copper oxide(Cu O), supported on Al2O3/nickel foam, were used as catalysts. It was found that introducing catalysts could improve toluene removal efficiency, promote decomposition of by-product ozone and enhance CO2 selectivity. In addition, NOx was suppressed with the decrease of specific energy density(SED) and the increase of humidity, gas flow rate and toluene concentration, or catalyst introduction. Among the four kinds of catalysts, the Cu O catalyst showed the best performance in NOx suppression. The Mn Ox catalyst exhibited the lowest concentration of O3 and highest CO2 selectivity but the highest concentration of NOx. A possible pathway for NOx production in DBD was discussed. The contributions of oxygen active species and hydroxyl radicals are dominant in NOx suppression.     

Cu-Mn-Zr复合催化剂制备及其催化氧化乙酸乙酯性能

采用溶胶凝胶法制备了4种不同金属摩尔比的Cu-Mn-Zr复合催化剂，利用BET、XRD和XPS对其进行了表征分析，通过固定床管式反应器评价了其对乙酸乙酯模拟气体的催化活性，定性测定了其催化反应降解产物.结果表明，Mn的加入增大了催化剂的比表面积和总孔容，催化剂的N₂吸附-解吸等温线为IV型.Cu-Zr（1：1）催化剂观察到氧化铜晶体和四方晶型氧化锆晶体，氧化铜晶体随着Cu比例的减小而降低，Mn的加入导致氧化锆晶体消失.催化剂无固定形态，呈现良好的分散性.增大Mn/Zr摩尔比能提高催化活性.Cu-Mn-Zr的适当组分比能提高其低温催化活性，其中Cu-Mn-Zr（1：1：1）催化剂的低温催化活性与CO₂的选择性较佳，在200℃时对CO₂的选择性达到96.7%.降解产物分析表明，乙酸乙酯降解中间产物有乙酸和乙醇，最终降解产物主要有CO₂和H₂O等.     

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。     

LaBO3钙钛矿催化剂的VOCs催化燃烧特性

采用共沉淀法制备了LaBO3(B=Cr、Fe、Mn、Co、Ni)钙钛矿催化剂,并用XRD、BET、H2-TPR、O2-TPD等手段对其进行了表征,考察了催化剂对苯、甲苯、乙酸乙酯和丙酮的催化燃烧性能.结果表明,Cr、Fe钙钛矿晶相中存在少量的La2CrO6和La2O3杂晶相,破坏了其活性结构.Mn、Co、Ni则能与La形成完善的钙钛矿晶相,且表现出优良的催化性能,其中LaMnO3为阳离子缺陷结构,存在较丰富的晶格氧,更适合催化燃烧C—H键键能较高和难以活化的有机分子(如苯);LaCoO3、LaNiO3属于阴离子缺陷钙钛矿结构,存在更丰富的表面氧,更适合催化燃烧易在低温下活化的含氧类有机分子(如乙酸乙酯、丙酮).     

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.     

微波催化燃烧印刷包装VOCs废气的矿化途径与降解机理

结合贵金属和过渡金属催化剂的优点,采用等体积浸渍法制备了Pt-CuMnCeO_x/蜂窝纳米陶瓷整体式催化剂,考察其在微波辐照下对印刷包装VOCs（甲苯和丙酮）废气的矿化效果及催化机理.研究表明,微波功率600W,进气量5m³/h,甲苯和丙酮浓度各1000mg/m³条件下,催化剂床层温度达到300℃,双组分VOCs矿化率为82%.结合XRD和XPS表征可知,高分散的Pt颗粒与铜锰铈尖晶石活性组分在"微波热点"作用下提高了对甲苯、丙酮的低温催化效率;微波催化燃烧反应同时遵循L-H和MvK机理,不同价态金属间发生电子转移,催化剂表面产生更多的表面吸附氧和晶格氧,从而增强了VOCs分子的吸附与氧化.中间产物测试基础上,推测甲苯的氧化降解途径为甲苯→苯甲醛→苯甲酸→小分子酸→二氧化碳和水,丙酮的氧化降解途径为：丙酮→小分子醛类、酸类→二氧化碳和水.     

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.     

CoCuMnOx光催化氧化多组分VOCs特性及其动力学

实验采用共沉淀法制备太阳能吸收涂料Co Cu Mn O_x,探究可见光下甲苯、乙酸乙酯和丙酮混合3组分VOCs的光催化氧化性能,并从动力学角度分析各自的反应速率变化.结果表明,单组分VOCs初始浓度400 mg·m~(-3)、光照距离120 mm,350cm~2镜面载体负载1 g Co Cu Mn O_x下用100 W卤钨灯照射6 h后,甲苯转化率为57%、乙酸乙酯为62%、丙酮为58%;由于3组分VOCs之间相互竞争,甲苯、乙酸乙酯和丙酮的转化率较单组分下降了5%~26%.单组分与3组分VOCs的光催化均符合假一级反应动力学,单组分甲苯、乙酸乙酯和丙酮的反应速率分别为0.002、0.002 8和0.002 33 min~(-1);混合3组分中其反应速率为单组分的0.49~0.88倍.     

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.     

δ-MnO2 decorated layered double oxides in-situ grown on nickel foam towards electrothermal catalysis of n-heptane

Energy-saving and efficient monolithic catalysts are hotspots of catalytic purification of industrial gaseous pollutants. Here, we have developed an electrothermal catalytic mode, in which the ignition temperature required for the reaction is provided by Joule heat generated when the current flows through the catalyst. In this paper, Mn/NiAl/NF, Mn/NiFe/NF and Mn/NF metal-based monolithic catalysts were prepared using nickel foam (NF) as the carrier for thermal and electrothermal catalysis of n-heptane. The results indicated that Mn-based monolithic catalysts exhibit high activity in thermal and electrothermal catalysis. Mn/NiFe/NF achieve conversion of n-heptane more than 99% in electrothermal catalysis under a direct-current (DC) power of 6 W, and energy-saving is 54% compared with thermal catalysis. In addition, the results indicated that the introduction of NiAl (or NiFe) greatly enhanced the catalytic activity of Mn/NF, which attributed to the higher specific surface area, Mn³⁺/Mn⁴⁺, Ni³⁺/Ni²⁺, adsorbed oxygen species (O_ads)/lattice oxygen species (O_latt), redox performance of the catalyst. Electrothermal catalytic activity was significantly higher than thermal catalytic activity before complete conversion, which may be related to electronic effects. Besides, Mn/NiFe/NF has good cyclic and long-term stability in electrothermal catalysis. This paper provided a theoretical basis for applying electrothermal catalysis in the field of VOCs elimination.     

钒基催化剂同步去除燃煤烟气中甲苯与NOx研究

采用不同工艺制备V₂O₅-WO₃-MoO_x/TiO₂堇青石整体式催化剂,以甲苯和NO为探针分子,考察了Mo的负载量、涂覆方法、粘结剂的种类等制备工艺对整体式催化剂性能的影响,用XRD、SEM-EDS、FT-IR、BET等技术对催化剂进行了表征分析.结果表明,采用涂敷法,以添加量为1%的甲基纤维素为粘结剂所制备的V1W6Mo3/TiO₂堇青石蜂窝陶瓷整体式催化剂具有最优活性和稳定性（T₉₀为307℃,负载率为28.26%,脱落率为6.81%）,在燃煤烟气中具有优异的同步去除VOCs与NO性能,甲苯去除率可达99%,NO去除率为100%,N₂选择性为99%.XRD、SEM-EDS表明V、W、Mo活性组分分布均匀且高度分散.FT-IR证明添加甲基纤维素的整体式催化剂具有优异的抗硫性能.     

低浓度苯系物在室温下的MnOx/Al2O3催化O3氧化

采用固定床连续流动反应器,研究在室温下MnOx/Al2O3催化剂催化臭氧(O3)氧化.结果表明,在室温下,MnOx/Al2O3催化剂具有良好的催化O3分解和催化臭氧氧化苯系物的性能,Mn的最佳负载量为5%.当入口O3和苯系物浓度分别为70,15 mg/m3时,苯、甲苯、对二甲苯和O3的转化率分别为75%,84%,88%,90%.随着入口O3浓度的升高,苯系物转化率先升高然后基本不变,而O3转化率略有下降;随着入口苯系物浓度的升高,苯系物转化率明显降低,O3转化率略有下降.苯系物及O3转化率皆随催化反应时间的延长而缓慢降低.苯系物催化氧化反应中生成的芳香醛、芳香酸和甲酸等中间产物在催化剂表面的堆积是导致催化剂活性降低的主要原因.     

Mn1-yNiyOx的制备及其催化燃烧甲苯性能的研究

通过水热共沉淀法制备了Mn_1-yNi_yO_x复合氧化物催化剂(y=0.1~0.5),考察掺杂Ni对Mn基氧化物在甲苯燃烧中的影响,在获得最优锰镍比例后,对其热稳定性与耐久性进行测试,然后通过XRD、N₂吸脱附、SEM、H₂-TPR以及XPS对其物理结构和氧化还原性能进行表征.结果表明,Mn和Ni在甲苯吸附和活化中产生相互作用,生成更多的Mn⁴⁺以及表面吸附氧,提供大量的反应活性位点,增强了催化氧化性能.Mn_0.8Ni_0.2O_x在甲苯催化燃烧中表现出的催化性能最好,其热稳定性与耐久性也表现优异,与MnO_x在甲苯催化燃烧中相比,其T₅₀、T₉₀分别下降12和11 ℃,在238℃即可将甲苯完全氧化,并且碳平衡值约为99%,无二次污染产生,该研究成果可为挥发性有机化合物(VOCs)催化燃烧提供更好的方式和材料.     

Preparation of MnO2 decorated Co3Fe1Ox powder/monolithic catalyst with improved catalytic activity for toluene oxidation

In this paper, KMnO₄ was used to pre-treat Co₃Fe-layered double hydroxides (LDH) precursor to prepare MnO₂ decorated Co₃Fe₁O_x catalyst. The toluene oxidation performance of the catalyst was investigated systematically. The optimized 0.1MnCF-LDO catalyst exhibited the best catalytic performance, and the temperatures of 50% and 90% toluene conversion (T₅₀ and T₉₀) were 218 and 243°C, respectively. The apparent activation energy (E_a) was 31.6 kJ/mol. The characterization results showed that the pre-redox reaction by KMnO₄ could increase the specific surface area, Co³⁺ species amount and oxygen defect concentration of the catalyst, which are the main reason of the improved toluene catalytic activity. Besides, this method was also applied to enhance toluene oxidation of iron mesh based monolithic catalyst. The 0.1MnCF-LDO/Iron mesh (IM) catalyst showed a 90% toluene conversion at around 316°C which was much lower than that of without MnO₂ addition (359°C). In addition, the water resistant of all the catalysts was studied as well, all the samples showed relatively good water resistance. The toluene conversion still remained to be over >80% even in the presence of 10 vol.% water vapor.     

Ce-Mn复合氧化物上PTA尾气的催化燃烧

研究了在Ce-Mn复合氧化物上对苯二甲酸（PTA）生产尾气中有机杂质的催化燃烧效果。考察了W/V杂质、床层入口温度、有机杂质体积分数和总体积空速等对对二甲苯、醋酸甲酯催化燃烧的影响,结果表明：以空气作为氧化剂,当W/V杂质大于200 g.min/L,有机杂质体积分数低于0.8%,反应气体总空速低于30 000 h-1,...     

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℃。