基于对苯二甲酸的配位聚合物催化甲苯氧化制备苯甲醛的工艺研究

采用基于对苯二甲酸(H_2BDC)的配位聚合物(Mn-H_2BDC、Fe-H_2BDC、Co-H_2BDC、Ni-H_2BDC、Cu-H_2BDC、ZnH_2BDC)为催化剂,N-羟基邻苯二甲酰亚胺(NHPI)为自由基引发剂,六氟异丙醇(HFIP)为溶剂就能使甲苯在相对温和的条件下催化氧化。最佳工艺条件为:5 mmol甲苯(TOL),催化剂(Co-H_2BDC)添加量为0.1 mmol,引发剂NHPI的添加量为0.25 mmol,采用常压O_2为氧化剂、HFIP为溶剂,在40℃下反应5 h。其中,当采用Co-H_2BDC为催化剂时,获得最高甲苯转化率为65.8%,苯甲醛选择性为70.4%。     

不同形貌MnO2及其负载Au催化剂的制备与CO和甲苯催化氧化性能研究

以高锰酸钾和(或)硫酸锰为锰源,分别采用水热法和PVA保护的硼氢化钠还原法,制备了一维纳米棒状、线状和管状xAu/MnO₂(x为2%、4%、8%和10%)催化剂。一维棒状、线状和管状xAu/MnO₂中的MnO₂均为四方晶相α-MnO₂,其α-MnO₂样品的比表面积为48.4~114.0 m ²/g。棒状4%Au/α-MnO₂的催化活性最好:在空速为20 000 mL/(g·h)的条件下,CO转化率达到50%和90%时的反应温度(T_50%和T_90%)分别为11.4和16.3 ℃;氧化甲苯的T_50%和T_90%分别为210和225 ℃。基于大量的表征结果和多组催化活性数据分析发现,棒状4%Au/α-MnO₂催化剂催化活性最好的主要原因是其低温还原性能最好、吸附氧物种浓度较高、催化剂上的Au纳米粒子高度分散、Au纳米粒子与α-MnO₂纳米棒之间有较强相互作用。     

不同金属氧化物对等离子体降解甲苯的作用研究

常温常压下,研究介质阻挡放电(DBD)与4种金属氧化物催化剂(FeOx、MnOx、CuO、CoOx)联用降解甲苯废气.比较不同催化剂对甲苯去除率(η)、COx选择性(Scox)、副产物(O3、NO、NO2)产生量及能量产率(ηY)的影响.同时,用BET、XPS、H2-TPR、FT-IR等方法对催化剂进行表征,探究各种催化剂的不同作用.研究发现,FeOx的甲苯去除率及能量产率最高,而MnOx在分解O3和提高COx选择性方面效果最显著,但生成的NOx略高于其它催化剂.BET和H2-TPR的结果解释了4种催化剂的活性顺序:FeOxMnOxCuOCoOx无催化剂.XPS结果表明,使用过的锰催化剂有不同价态的C、N、O元素,且含有C—N,CO,C—O,CN或O—H键.FT-IR的结果进一步证实了这些键的存在,且发现可能有甲苯及其中间产物、苯甲醇和苯甲酰胺或其它酰胺物种存在,这可部分解释催化剂减少副产物生成量的原因.同时提出等离子体场下甲苯氧化机理.     

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。     

Fe的掺杂对MnO2纳米管结构和甲苯降解性能的影响

采用水热法合成了MnO₂纳米管,同时在MnO₂的水热合成过程中,掺杂不同含量的Fe,制备了0.6%Fe-MnO₂、1%Fe-MnO₂和5%Fe-MnO₂的催化剂材料,使用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、氮气吸附-脱附、拉曼光谱等技术对四种催化材料的形貌和结构进行了表征,并以甲苯为目标污染物对其催化活性进行了研究。结果表明,Fe的掺杂没有影响MnO₂纳米管的形貌和晶型,四种催化剂的形貌均为纳米管状结构,晶型均为α-MnO₂,而比表面积、孔容和最可几孔径显著下降。四种催化剂催化氧化甲苯时,1%Fe-MnO₂纳米管表现出最好的甲苯低温催化性能,这可能与掺杂1%Fe改变了Mn-O化学环境,使Mn—O的键能发生了改变,引起了晶格缺陷有关。