等离子体协同MnO_x/SBA-15催化降解正己醛的研究

采用浸渍法制备了MnOx/SBA-15催化剂,利用BET、XRD和SEM等对催化剂进行表征。考察了介质阻挡放电等离子体协同MnOx/SBA-15催化剂对正己醛的降解性能。结果显示,负载MnOx后的SBA-15仍然保持介孔结构,且MnOx均匀地分散在SBA-15中;等离子体与催化剂表现出较好的协同作用,干燥条件下7.5 kV的放电电压结合10%MnOx/SBA-15时降解效果最佳,正己醛去除率达99%;相比干燥条件,相对湿度低于20%时正己醛去除率变化不明显,但高于20%时催化效果明显下降;该催化剂具有很强的O3分解能力,O3在催化剂表面的分解不仅促进了正己醛的氧化,同时也提高了CO2的选择性。     

介质阻挡放电-催化降解空气中甲苯的研究

着重考察了催化剂分解O3对介质阻挡放电-催化降解甲苯效果的影响,对比不同催化剂在3种催化剂结合方式下对O3分解能力及甲苯降解效果.同时研究了影响O3,产生及分解的条件--放电电压、水汽和氧含量对甲苯降解的影响.结果表明,催化剂的O3分解能力越强,对甲苯的降解效果越好,O3的催化分解在甲苯降解过程中起重要作用.当放电电压为10 kv时,在余辉区和等离子体区加入催化剂,甲苯的去除率分别由无催化剂时候的33.8%提高到55.6%～66.2%和65.2%～74.2%.气流中的水汽对O3的产生和分解都产生不利影响,可降低甲苯的去除率.氧气含量高时,一方面增加O3的产生,另一方面降低催化剂对O3的分解,在O3含量为5%时,甲苯去除效果较佳.     

介质阻挡放电联合催化臭氧化降解甲苯

采用介质阻挡放电区后结合MnOx/Al2O3/发泡镍去除甲苯,考察甲苯进气方式、臭氧产生方法及湿度对甲苯与O3同时去除的影响。结果表明,O3是等离子体区后催化降解甲苯的主要物种,介质阻挡放电联合催化臭氧化可实现甲苯及O3的同时高效去除。输入电压为9.0 kV时,甲苯的去除效率达92.8%,在80 min内O3的去除效率维持在99%以上。水蒸气对催化剂催化分解臭氧的活性没有直接的影响,O3浓度较高时湿度对甲苯降解效率的影响很小。GC-MS分析结果表明,甲苯降解的主要气相副产物有烷烃、酸、酮和含苯环有机物,提出了甲苯的降解途径。     

负载型催化剂联合低温等离子体去除甲苯

为了解负载型催化剂联合低温等离子体对甲苯去除效率的影响,考察了5A分子筛、γ-Al2O3和混合载体负载Mn、Mn/Cu和Mn/Cu/Ce金属氧化物对甲苯去除率及碳平衡和CO2选择性的影响效果,并对催化剂进行了BET、SEM、XRD和FT-IR表征研究。结果表明,相同载体条件下,对甲苯的去除效率依次为MnOx/CuOx > MnOx/CuOx/CeOx > MnOx > 无负载,其中负载型催化剂MnOx/CuOx/γ-Al2O3稳定后对甲苯的去除效率高达80%。无负载条件下,3种载体对碳平衡和CO2选择性大小依次为γ-Al2O3 > 混合载体>分子筛。催化剂表征可知,MnOx/CuOx活性组分在催化剂表面高度分散,保证了催化剂的高活性;FT-IR红外光谱发现,无负载的γ-Al2O3载体反应后其表面活性基团—OH明显减少,而负载型催化剂反应前后其表面的—OH基团变化不大。     

脉冲放电协同负载型氧化物催化剂降解甲醛

以γ-Al2O3为载体,分别负载Cu、Mn和Ti 3种不同活性成分制备了CuO/γ-Al2O3、MnO2/γ-Al2O3和TiO2/γ-Al2O3催化剂,采用SEM、XRD和EDS等技术对催化剂进行了表征分析。在脉冲放电反应体系中放置所制备的催化剂对甲醛进行降解研究,了解催化剂催化性能,及其与脉冲放电的协同效应。实验结果表明,负载型催化剂与脉冲放电具有协同作用,能明显提高甲醛的降解率,且MnO2/γ-Al2O3与脉冲放电的协同效果明显好于CuO/γ-Al2O3、TiO2/γ-Al2O3。MnO2/γ-Al2O3催化剂中Mn的负载量、制备时的焙烧温度对催化剂的活性有明显影响,当Mn负载量为8%、焙烧温度为300℃时,制备的MnO2/γ-Al2O3催化剂性能最佳,在脉冲电压为24 kV,脉冲频率为40 Hz的条件下,甲醛去除率为97%。最后,对脉冲放电协同MnO2/γ-Al2O3催化剂降解甲醛的机理进行了探讨。     

气体循环条件下等离子体催化氧化吸附态的苯和甲苯

在气体循环条件下,以MnOx-AgOx/γ-Al2O3、CoOx-CeOx/γ-Al2O3为吸附剂兼催化剂,研究了低温等离子体催化氧化吸附态的苯和甲苯,并对催化剂进行了BET和XRD表征。结果表明：气体循环条件下等离子体催化氧化技术同样适用于吸附态的双组分苯与甲苯的降解,并且COx产率和CO2选择性不比降解单组分苯或甲苯时的低。气体循环放电90 min后,与γ-Al2O3相比,引入MnOx-AgOx/γ-Al2O3、CoOx-CeOx/γ-Al2O3后,COx产率分别提高了9%、12%;CO2选择性也得到了提高并都接近100%;臭氧浓度分别减少了51%、39%;N2O浓度相应也降低了26%和38%。最后结合实验结果讨论了引入催化剂后反应机理的变化。     

Mn3O4催化臭氧化钻井废水的作用机理

通过静态实验,探讨了Mn3O4对钻井废水臭氧化过程的催化作用机理,考察了Mn3O4及Cl-对臭氧分解、水体湍动程度、羟基自由基抑制剂碳酸氢根和叔丁醇的加入对COD去除率的影响,分析了反应过程中TOC和pH的变化。结果表明,催化剂加量为100 mg/L时,臭氧分解率由单独臭氧时的38.2%增加到81.4%,Mn3O4对钻井废水中有机物的吸附去除率仅为2%,O3/活性炭体系对COD去除率与单独臭氧效果接近,说明臭氧在催化剂表面存在吸附作用,促进臭氧分解;水体不搅拌与搅拌速度增加为900 r/min时,COD去除率由52%增加到58%,搅拌程度对钻井废水COD去除效果影响不大;HCO3-浓度为100 mg/L时,COD去除率降低到41.2%,说明了体系中有羟基自由基产生;氯离子浓度为1 000 mg/L,臭氧的分解率降低了9.2%,证明了臭氧在催化剂表面的吸附作用;羟基自由基抑制剂叔丁醇的加入,使得COD去除率由54.3%降低为40.8%,证实了反应体系中存在羟基自由基。同时在反应过程中,体系的TOC 由191.9 mg/L降低至37.6 mg/L;pH由原来的11.2降低到6.3。实验现象说明,臭氧吸附在Mn3O4催化剂表面,分解产生羟基自由基,进而氧化去除钻井废水中有机物,这在某种程度上证明了Mn3O4催化臭氧化对有机物的降解遵循羟基自由基机理。     

CO3O4/介孔分子筛催化剂对苯催化完全氧化的研究

分别以介孔分子筛MCM-41、MCM-48、SBA-15为载体,采用等体积浸渍法制备了氧化钴/介孔分子筛催化剂,利用N2吸附、X射线衍射、程序升温还原等技术对催化剂进行了表征,考察了Co3O4的负载量及载体的孔结构对催化剂完全催化氧化苯的性能的影响.结果表明,Co3O4的负载量为20%时,催化剂的催化活性最好;载体的孔径和催化剂的可还原性能是影响催化活性的主要因素,催化剂活性顺序为Co3O4/SBA-15>Co3O4/MCM-41>Co3O4/MCM-48.     

非平衡等离子体诱导催化剂吸附单质汞

采用非平衡等离子体诱导γ-Al2O3催化剂吸附单质汞,分析了等离子体与催化剂之间的相互作用。结果表明,在放电区域填充催化剂和在气流中加入单质汞均可降低放电的起始放电电压,这是因为放电区域填充催化剂使气体空间放电转变成表面的微放电。催化剂表面可以被等离子放电直接活化,使本身不能吸附单质汞的催化剂产生很强的吸附单质汞的能力。在放电能量密度约为19 J·L-1时,等离子体诱导催化剂吸附单质汞的效率可达94.1%。O2对等离子体诱导催化剂吸附Hg0有促进作用,随着O2浓度的提高,吸附效率随之提高。当气流中含有5% O2时,单质汞的吸附效率可达到98.5%,这是因为气流中存在O2时,经放电生成的等离子体中含有活性氧物种O3和O等,这些活性物质因具有氧化单质汞的能力而增强了单质汞的吸附。此外,催化剂表面O3的分解过程也是强化单质汞的吸附的原因。     

高压脉冲放电等离子体对水中土霉素的降解

采用针-板式高压脉冲放电等离子体降解水中土霉素,考察了放电输出功率、空气流量、电极间距、溶液初始浓度、初始pH、初始电导率和添加Fe2+的量对土霉素去除率的影响。实验结果表明,高压脉冲放电等离子体对水中土霉素有较好的去除效率,在初始浓度200 mg/L,放电功率64 W,电极间距8 mm,空气流速0.05 m3/h,初始pH为2.6,初始电导率1.083 mS/cm条件下,反应12 min后,土霉素的去除率可达97%。向溶液中添加Fe2+,可提高土霉素的去除率。TOC随着反应时间的延长逐渐减小,反应12 min时,TOC去除率可达57%,说明大分子物质被降解为小分子物质,部分被完全矿化为CO2和H2O。     

CuO(-CeO_2)/SBA-15对萘氧化的催化活性及CO_2选择性研究

通过浸渍法制备CuO/SBA-15和CuO-CeO2/SBA-15两种介孔材料催化剂,采用BET、XRD、TPR和XPS等对催化剂进行表征,重点考察催化剂对萘氧化反应的催化活性及对产物CO2的选择性。BET、XRD和XPS等实验结果表明CuO高度分散于介孔分子筛SBA-15中,CeO2可促进CuO在载体上的分散,同时能降低催化剂的TPR还原温度。活性测试结果表明CuO/SBA-15对萘氧化反应的催化活性较高,但是催化氧化的CO2选择性较低,温度在380℃时CO2的生成率仅为60%左右;CeO2的添加不仅提高了CO2的生成率,15%CuO-15%CeO2/SBA-15在325℃使CO2生成率达到99%,而且CeO2增强了催化剂的稳定性。     

CuO（-CeO2）/SBA-15对萘氧化的催化活性及CO2选择性研究

通过浸渍法制备CuO/SBA-15和CuO-CeO2/SBA-15两种介孔材料催化剂,采用BET、XRD、TPR和XPS等对催化剂进行表征,重点考察催化剂对萘氧化反应的催化活性及对产物CO2的选择性。BET、XRD和XPS等实验结果表明CuO高度分散于介孔分子筛SBA-15中,CeO2可促进CuO在载体上的分散,同时能降低催化剂的TPR还原温度。活性测试结果表明CuO/SBA-15对萘氧化反应的催化活性较高,但是催化氧化的CO2选择性较低,温度在380℃时CO2的生成率仅为60%左右;CeO2的添加不仅提高了CO2的生成率,15%CuO-15%CeO2/SBA-15在325℃使CO2生成率达到99%,而且CeO2增强了催化剂的稳定性。     

PVP辅助分散对Pd/SBA-15催化剂上甲苯催化燃烧性能的影响

采用浸渍法制备了Pd/SBA-15催化剂,并考察了PVP辅助分散对Pd/SBA-15催化剂催化甲苯燃烧性能的影响,利用XRD、Raman、N2吸附-脱附、HRTEM和XPS对催化剂结构及Pd物种的存在状态等进行了研究。结果表明,适量PVP辅助分散剂的加入,促进了Pd物种的分散并形成了稳定的活性物种,Pd物种主要以高度分散的PdO纳米粒子存在。通过PVP辅助分散作用,Pd/SBA-15催化剂表现出极好的甲苯催化燃烧活性。当空速为19 500 mL·（g?h）-1,反应温度为200 °С时,即有97%的甲苯可被催化氧化为CO2和H2O,明显优于传统浸渍法制备的Pd/SBA-15催化剂催化性能。     

制备条件对锰氧化物SCR脱硝性能的影响

分别考察不同沉淀剂、溶液pH、煅烧温度和煅烧时间对制备MnOx催化剂及其低温SCR脱除NO性能的影响,并借助XRD和BET等表征手段分析各催化剂的物相和孔隙特性。结果表明,不同沉淀剂制备的MnOx催化剂的低温活性依次为:MnOx(Na2CO3) > MnOx((NH4)2CO3) > MnOx(NaOH) > MnOx(NH4OH)。表征结果表明,MnOx(Na2CO3)和MnOx((NH4)2CO3)催化剂之所以表现出突出的低温SCR活性,归因于混合氧化态的无定型结构和较大的比表面积。优选Na2CO3沉淀剂制备MnOx催化剂,最佳的煅烧温度和时间分别为350℃和6 h,而溶液pH对制备的MnOx催化剂的催化还原NO活性影响不明显。     

Mn-Ce复合金属氧化物催化氧化甲苯性能

通过等体积浸渍法制备了一系列Mn-Ce/γ-Al₂O₃催化剂, 并考察不同CeO₂负载量对MnO₂/γ-Al₂O₃催化剂催化氧化甲苯性能的影响。利用XRD、N₂吸脱附曲线、TEM、H₂-TPR、XPS和O₂-TPD等方法表征催化剂比表面积、表面形貌及氧化还原性能。结果表明,CeO₂的负载一定程度上降低了MnO₂/γ-Al₂O₃催化剂的比表面积, 且催化剂仍保持介孔结构。CeO₂的存在增加了催化剂表面的化学吸附氧含量,其良好的储放氧能力促进了Mn³⁺向Mn⁴⁺的转化;Mn和Ce之间存在较强的协同作用, 与MnO_x相邻的CeO₂更容易打开Ce—O键释放活性氧, 加速氧化还原进程,Mn_0.6Ce_0.4/γ-Al₂O₃催化剂T₁₀和T₉₀与MnO₂/γ-Al₂O₃催化剂相比分别降低20和40 ℃。本研究可为VOCs催化氧化技术中低成本金属催化剂的开发提供参考。     

MnOx／介孔γ-A12O3催化臭氧化降解水中安替比林的研究

以自制的介孔γ-A12O3为载体,通过等体积浸渍法合成了MnOx／介孔γ-A12O3催化剂。采用X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）以及紫外一可见漫反射（uV—VisDRS）等手段对其进行表征。结果表明,锰氧化物在介孔氧化铝载体上具有较高的分散度,并且锰以多种价态存在。高度分散以及多价态的MnOx能够提高催化臭氧化过程中电荷转移,引起更高的催化活性。MnOx／介孑γ-A12O3催化剂能够有效地提高臭氧对水中安替比林的矿化效果,对含量为10mg／L的安替比林水溶液在反应60min后基本达到完全矿化。     

Co3O4/介孔分子筛催化剂对苯催化完全氧化的研究

分别以介孔分子筛MCM-41、MCM-48、SBA-15为载体,采用等体积浸渍法制备了氧化钴/介孔分子筛催化剂,利用N₂吸附、X射线衍射、程序升温还原等技术对催化剂进行了表征,考察了Co₃O₄的负载量及载体的孔结构对催化剂完全催化氧化苯的性能的影响。结果表明,Co₃O₄的负载量为20%时,催化剂的催化活性最好;载体的孔径和催化剂的可还原性能是影响催化活性的主要因素,催化剂活性顺序为Co₃O₄ /SBA-15> Co₃O₄ /MCM41> Co₃O₄ /MCM-48。     

高表面氧MnOx/类水滑石催化剂常温催化低浓度甲醛的性能

常温催化氧化技术是去除室内低浓度甲醛(HCHO)的一种有效方法,其中过渡金属氧化物锰基催化剂在催化降解方面性能优异,相较于贵金属催化剂,具有成本低、活性高、稳定性良好、应用前景广等优点。采用共沉淀法制备了类水滑石载体和锰基/类水滑石催化剂,将类水滑石与锰基氧化物相结合用于常温催化氧化,克服了锰基氧化物常温条件下因大量吸附水蒸气而导致稳定性降低的缺点,同时研究考察了载体组成、煅烧温度、氧化锰负载量等对催化剂常温催化氧化性能的影响,并通过XRD、SEM、BET、EPR、XPS等技术对催化剂进行了微观表征。结果表明,当类水滑石中n(Mg)∶n(Al)=4∶1,氧化锰负载量 (质量分数) 为40%,煅烧温度为200 ℃时,所述MnO_x/Mg₄Al₁催化剂性能最佳,其48 h甲醛去除率高达98.5%,甲醛质量浓度由1.000 mg·m^-3降至0.015 mg·m⁻³。类水滑石载体表面存有大量羟基基团,有利于吸附低浓度甲醛及中间产物进而利于催化剂催化氧化性能提升。通过XPS分析可知,相较于MnO_x催化剂,MnO_x/Mg₄Al₁催化剂中O_β/(O_α+O_β)相对含量比例由35.7%提升至88.0%,表面氧含量(O_β)大幅提升,其在甲醛常温催化氧化过程中发挥着极其重要作用。本研究结果可为常温催化氧化甲醛提供参考。     

TiO₂ supported over SBA-15: an efficient photocatalyst for the pesticide degradation using solar light

Photocatalytic degradation and mineralization of pesticides are studied over TiO(2) supported mesoporous SBA-15 composite system using solar light. TiO(2) is immobilized over SBA-15 by solid sate dispersion method. The catalysts are characterized by XRD, surface area, UV-Vis diffused reflectance spectra, SEM and TEM. The detailed photocatalytic degradation studies are carried out over TiO(2), SBA-15 and different TiO(2) wt% supported SBA-15. The activity evaluation parameters such as catalyst amount, pH, and pollutant initial concentration are studied taking isoproturon as a model compound and established conditions for pesticide degradation. The optimum degradation is achieved over 10 wt% TiO(2)/SBA-15 within 30 min and the reaction is following pseudo-first order kinetics. The isoproturon mineralization is monitored with TOC reduction and it takes around 9h for disappearance. The commercial pesticide solutions containing imidacloprid and phosphamidon are also successfully degraded over these composites with the established conditions. The data indicates that 10 wt% TiO(2)/SBA-15 composite is an effective and highly active system for the pesticide degradations.