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)。     

Mn-Ag/13X的焙烧温度对等离子体催化氧化吸附态甲苯的影响

采用等体积浸渍法制备一系列在不同温度下焙烧的Mn-Ag/13X分子筛催化剂,并用SEM、BET、XRD和XPS对催化剂进行表征。在低温等离子体反应器中,考察了不同焙烧温度制备的催化剂对甲苯的吸附和低温等离子体催化氧化甲苯的性能。研究结果表明,在对甲苯的吸附中,不同温度下焙烧的催化剂的吸附穿透时间依次为：600 ℃ > 500 ℃ > 400 ℃ > 300 ℃ > 700 ℃,600 ℃的Mn-Ag/13X催化剂比表面积最大,到达甲苯吸附穿透的时间最长;在低温等离子体催化氧化甲苯中,不同温度下焙烧的催化剂催化氧化所产生的COx浓度大小依次为：500 ℃ > 600 ℃ > 400 ℃ > 300 ℃,CO2选择性依次为：600 ℃ > 500 ℃ > 400 ℃ > 300 ℃,焙烧温度为500 ℃的Mn-Ag/13X催化剂的晶格氧多,产生的COx多,对甲苯的催化氧化活性高。     

负载型钌铈催化剂的甲苯催化氧化性能

以ZSM-5分子筛为载体,采用浸渍法制备了RuCe/ZSM-5催化剂,研究了催化剂在不同Ru负载量、空速、反应温度、甲苯浓度下对甲苯的催化氧化性能,并探讨了催化剂的CO₂选择性及稳定性。结果表明：Ru的负载可提升CeO₂(20)/ZSM-5催化剂催化甲苯使其降解成高浓度CO₂的能力;Ru(1.0)/CZ催化剂表现出优异的低温催化性能、CO₂选择性及稳定性,在210 ℃条件时即可转化90%的甲苯,且CO₂选择性达到90%以上。本研究制备的催化剂在较大空速及甲苯浓度范围内对甲苯具有优越的低温催化性能,未来可应用于VOC的工业化处理应用中。     

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。     

2种制备方法对Pt/Co-Ce催化氧化甲苯性能的影响

针对高效催化氧化甲苯催化剂的开发,采用2种不同制备方法制备Pt纳米颗粒并负载在Co-Ce载体上,以实现甲苯的高效脱除;并通过ICP-OES、XRD、HRTEM、H₂-TPR、XPS等研究了制备方法对Pt/Co-Ce催化氧化甲苯性能的影响。结果表明,铂纳米胶体浸渍法制备的Pt纳米颗粒尺寸均匀分布在2~4 nm,高活性零价Pt比例高达93.37%。Pt纳米颗粒与Co-Ce载体之间存在相互作用,提升了催化剂的表面氧浓度,使得Co³⁺的还原温度降低了158 ℃,强化了催化剂的氧化还原性能。因此,0.5Pt/CoCeO_x-N催化剂具有优异的甲苯催化氧化性能,与氯铂酸浸渍法制备的0.5Pt/CoCeO_x-I催化剂相比,T₅₀下降了68 ℃。本研究结果可为高性能的VOCs催化氧化催化剂的设计提供参考。     

Mn的氧化价态对Mn／γ-Al2O3催化剂催化臭氧氧化气相低浓度甲苯的影响

采用共沉淀法,以Al2O3为载体制备Mn／γ-Al2O3和Mn—Ce／Mn／γ-Al2O3催化剂,并分别在N2气氛和O2气氛下焙烧。采用固定床连续流动反应器,研究所制备催化剂在室温条件下催化臭氧氧化甲苯的性能。通过XRD、XPS和FTIR等手段对催化剂的结构和组成进行表征。结果表明,Mn／Mn／γ-Al2O3催化剂具有良好的催化臭氧氧化甲苯和催化臭氧自身分解的性能,共沉淀法制备催化剂的最佳Mn负载量为20％。O2气氛焙烧和Ce的加入,可以有效提高催化剂的活性和寿命。原因是O2气氛焙烧和Ce的加入可以提高Mn的氧化价态。催化剂失活的主要原因是有机副产物在催化剂表面吸附堆积,失活催化剂在550℃、空气气氛下焙烧可恢复催化性能。     

WO3-MnOx/TiO2-ZrO2催化剂脱汞性能研究

在溶胶-凝胶法制备MnO_x/TiO_2-ZrO_2催化剂的基础上采用分步浸渍法制备WO_3-MnO_x/TiO_2-ZrO_2系列催化剂,通过BET比表面积检测法、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、氢气程序升温还原(H_2-TPR)等表征手段对该催化剂微观结构及氧化还原性能进行了相关的表征检测,并通过气固催化床对催化剂氧化脱除Hg~0的性能进行了检测。结果表明,在WO_3、MnO_x负载量分别为7%(质量分数,下同)、5%和TiO_2与ZrO_2摩尔比2∶1的条件下,制备的催化剂比表面积、孔容分别达到161.73m~2/g、0.031 7mL/g,该结构有利于Hg~0吸附,同时无定形MnO_2及Mn_2O_3的负载提升了催化剂的氧化性能,相对于MnO_x/TiO_2-ZrO_2催化剂在200～400℃具有较高的脱汞效率,在SO_2质量浓度小于1 200mg/m~3时,其抗H_2O、抗SO_2性较好。     

SO2对La0.65X0.35FeO3钙钛矿催化剂协同催化氧化NO和甲苯的影响

采用KIT-6硬模板辅助溶胶凝胶法制备了不同过渡金属元素A位掺杂改性的La_0.65X_0.35FeO₃(X=Cu、Ce、Mn、Co)钙钛矿催化剂,并利用XRD、BET、SEM、H₂-TPR、热重(TGA)、SO₂-TPD及XPS表征了SO₂对La_0.65X_0.35FeO₃钙钛矿催化剂协同催化氧化NO和甲苯的活性影响机制。结果表明,过渡金属的引入可提高催化剂催化性能,La_0.65X_0.35FeO₃钙钛矿催化剂在温度为100~400 ℃时表现出比LaFeO₃催化剂更高的活性。其中,La_0.65Co_0.35FeO₃催化剂活性最佳,在300 ℃时其NO转化率为60%,甲苯的T₉₀为330 ℃。另外,SO₂对La_0.65X_0.35FeO₃钙钛矿催化剂协同催化氧化NO和甲苯的活性均表现为抑制作用。这是由于SO₂容易和催化剂的金属位点发生反应生成表面硫酸盐沉积物,导致活性位点失效并堵塞孔道结构,从而会抑制NO和甲苯的氧化反应。然而,过渡金属的A位掺杂可增大表面积、增强氧化还原性,以引起结构畸变而产生更多的氧空位,提供更多活性位点,从而减弱SO₂的抑制作用。本研究可为开发高效协同催化氧化氮氧化物(NO_x)和挥发性有机化合物(VOCs)的抗硫催化剂提供参考。     

紫外催化氧化强化处理酚氨回收废水

采用等体积浸渍法制备了非均相催化剂LaFe_(0.9)Mn_(0.1)O_3/TiO_2用于紫外催化氧化处理煤气化酚氨回收生化出水,通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征来研究催化剂的结构特性。考察了pH、双氧水投加量、催化剂焙烧温度、催化剂投加量和反应时间对氧化效果的影响,最后探究污泥炭对反应的强化作用。结果表明所制备的催化剂具有标准的钙钛矿晶型,当处于pH=3、双氧水投加量0.20%(体积分数)、催化剂焙烧温度700℃、催化剂投加量3.0g/L、反应时间60 min、污泥炭投加量1.0g/L、紫外辐照强度30 W条件下,COD去除率达到78.9%、总有机碳(TOC)去除率达到73.1%,废水中大量有机污染物被降解,毒性大大降低。污泥炭的投加对紫外催化氧化具有强化作用,而过量投加会抑制催化剂活性。     

新型Cu-Co-O_x催化剂的制备及其催化燃烧甲苯的性能研究

采用浸渍法制备自制载体负载复合金属氧化物Cu-Co-Ox催化剂。研究了Cu-Co-Ox催化剂催化燃烧甲苯的活性。分别考察了Cu-Co-Ox负载量、Cu/Co(摩尔比)及焙烧温度对催化燃烧甲苯活性的影响,并采用X射线衍射(XRD)及扫描电镜(SEM)等表征技术,分别对复合金属氧化物Cu-Co-Ox的晶型与结晶形貌进行了分析。结果表明,焙烧温度为600℃,Cu-Co-Ox负载量为5%(质量分数),Cu/Co为1∶2时,Cu-Co-Ox催化燃烧甲苯的活性最高。当反应温度为250℃,甲苯的转化率达到95%以上。XRD分析表明,Cu-Co-Ox催化剂主要活性相为CuCo2O4尖晶石。     

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。     

Mn-Fe-Ce/γ-Al2O3催化剂的制备及其在奶牛养殖废水处理中的臭氧催化氧化性能

不同地区的奶牛养殖废水水质具有地域性。在南方地区,常规处理工艺出水COD和色度普遍偏高,臭氧催化氧化是一种非常有潜力的技术。采用优化的浸渍焙烧的制备方法,以γ-Al_2O_3为载体,制备了Mn-FeCe/γ-Al_2O_3催化剂,并对其性状进行了表征。将该催化剂用于实际奶牛养殖废水一级好氧池出水的臭氧氧化中,结果表明:经含锰、铁和铈化合物的前驱体浸渍液浸渍并进行焙烧方法得到的Mn-Fe-Ce/γ-Al_2O_3催化剂对奶牛养殖废水有较好的催化性能;在臭氧投加量为12.5 mg·(L·min)~(-1),催化剂投加量为60 g,反应20 min的条件下,COD去除率由使用γ-Al_2O_3时的20.4%提高到48.9%,单独使用臭氧时仅为13.8%;色度去除率可达95%;BOD_5/COD达到0.54。臭氧催化氧化不仅可以去除COD和色度,而且有效改善了可生化性,为氧化出水继续使用生化法创造了条件。添加TBA作为HO·的淬灭剂实验结果表明,HO·在体系中起主要作用。研究结果可为奶牛养殖废水处理提供新的技术方法。     

催化湿式氧化中负载型催化剂的稳定性与应用

催化剂在应用过程中必须具有良好的催化活性和稳定性.优化制备的CuO/γ-Al2O3催化剂用于处理高浓度难降解的乳化液废水时具有良好的催化活性,在200℃时反应2 h,TOC去除率为81.3%,比未加催化剂的湿式氧化提高了14.9%.该催化剂对分散兰废水具有更高的活性和稳定性:在220℃反应1.5 h后,COD和TOC去除率分别为68.8%和56.5%,比非催化氧化分别提高了18.7%和18.9%.     

Mn的氧化价态对Mn/γ-Al2O3催化剂催化臭氧氧化气相低浓度甲苯的影响

采用共沉淀法,以Al₂O₃为载体制备Mn/γ-Al₂O₃和Mn-Ce/γ-Al₂O₃催化剂,并分别在N₂气氛和O₂气氛下焙烧。采用固定床连续流动反应器,研究所制备催化剂在室温条件下催化臭氧氧化甲苯的性能。通过XRD、XPS和FTIR等手段对催化剂的结构和组成进行表征。结果表明,Mn/γ-Al₂O₃催化剂具有良好的催化臭氧氧化甲苯和催化臭氧自身分解的性能,共沉淀法制备催化剂的最佳Mn负载量为20%。O₂气氛焙烧和Ce的加入,可以有效提高催化剂的活性和寿命。原因是O₂气氛焙烧和Ce的加入可以提高Mn的氧化价态。催化剂失活的主要原因是有机副产物在催化剂表面吸附堆积,失活催化剂在550℃、空气气氛下焙烧可恢复催化性能。     

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。     

双组分甲苯、氯苯的微波辅助催化氧化及机理

通过微波辅助氧化典型挥发性有机化合物甲苯与氯苯的实验,探讨了TiO2-5A分子筛复合载体负载铜、锰、铈催化剂活性组分的存在形式及其与催化氧化活性的关联,研究采用SEM、EDS、BET、XRD、XPS以及FTIR等方法对催化剂进行了表征.研究表明,双组分中甲苯的完全转化温度(T95)比单组分的要高出31℃,而单组分氯苯在双组分氯苯的T90温度下可被完全转化,催化剂上目标物的竞争吸附降低了其催化氧化效果.XRD和XPS分析表明,催化剂中的活性物质以多价态氧化物CuO/Cu2O、MnO2/MnO以及Cu1.5Mn1.5O4和CuMn2O4尖晶石形式均匀分散于载体表面,Cu2+/Cu+、Mn4+/Mn2+的相互转化促进了电子转移增强了甲苯氯苯被氧化的性能,以及有更高催化活性的CuMn2O4尖晶石的形成有利于催化剂活性的提高.CeO2/Ce2O3相互转化加强了催化剂表面储氧、输氧的能力并加快了氧化反应速率.FTIR与粉红色尾气吸收液检测结果推测:甲苯首先氧化成苯甲醛、苯甲酸类物质,而氯苯氧化成苯酚,210℃下可最终氧化成二氧化碳和水.     

Cu-Mn-O制备条件对其催化燃烧甲苯性能的影响

以甲苯催化燃烧为模型反应,考察了Cu-Mn-O催化剂共沉淀制备方法中沉淀剂、滴加方式和焙烧温度对其催化活性的影响.结果表明,以Na2CO3为沉淀剂、反滴(金属离子溶液滴加到碱液)、500℃焙烧所制得的催化剂具有较高的活性,其甲苯完全燃烧(甲苯转化率98%以上)温度为220℃.多晶粉末衍射(XRD)和比表面积(BET)表征发现,在Cu1.5Mn1.5O4晶相中掺杂少量的CuO晶相可以有效地提高催化剂活性,催化剂的比表面积(BET)越大,活性越高.     

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。     

CuCoO_x/TiO_2催化氧化NO性能研究

采用浸渍法制备了CuCoOx/TiO2催化剂,考察了焙烧温度、反应温度、氧含量、NO浓度和空间速度对催化剂催化氧化NO性能的影响,并考察了催化剂的抗硫抗水性能.XRD、TPR和BET分析表明,350℃焙烧的催化剂具有Cu-Co2O4尖晶石结构,比表面积大,对N0的氧化效果好.在空速为5 000 h-1,NO进口浓度500 mg/m3,含氧量10%的条件下,反应温度300cc时N0转化率可达79.5%,250℃时N0转化率接近50%.该催化剂具有良好的单独抗SO2、抗H2O毒化性能,H2O和SO2同时存在时很快失活.该催化剂可用于不同时含H2O和SO2的含NO气体催化氧化后再吸收处理.     

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。