复合氧化物催化剂结构调控与催化氧化CVOCs性能研究

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含氯挥发性有机物(CVOCs)因来源广泛、急性毒性强、难降解、易形成多氯副产物等性质而备受广泛关注。目前催化氧化已成为当前CVOCs治理行业研究、应用的主流技术和发展方向,而制备高效、稳定、廉价的催化剂是催化氧化技术的核心。本文采用柠檬酸络合物法合成了一系列复合氧化物催化剂,并负载在堇青石载体上,研究了锰基复合金属氧化物、钙钛矿复合金属氧化物以及尖晶石复合氧化物催化剂,并改变其掺杂金属的种类、配比、焙烧条件等来探索最佳制备条件,并通过XRD、BET、SEM、TEM、H2-TPR、NH3-TPD、IR和XPS等现代分析手段对制备的催化剂的理化性质进行了表征,研究结果表明:1)随着Mn/Ce和M/Mn摩尔比的不同,Fe Ox-Mn Ox-Ce O2和Cu O-Mn Ox-Ce O2催化剂的表面积、活性氧化物的分布、催化剂的结构形态、吸水性、氧化途径和氧化活性均有所不同。与Fe Ox-Mn Ox-Ce O2催化剂相比,Cu O-Mn Ox-Ce O2催化剂的转化率更高,两种催化剂由于Fe Ox和Cu O氧化能力和吸水能力的差异导致两种催化剂不同氧化活性及机理。2)因钙钛矿型复合氧化物特殊的晶体结构,且B位离子的异常价态以及缺陷将深刻影响催化剂氧化性能。随着催化剂焙烧温度升高至650℃,催化剂表面所负载的活性氧化物颗粒最为分散,其氧化活性最佳,且当反应温度为350℃时,催化剂催化氧化氯苯转化率可达96.4%,究其原因是高温焙烧致使催化剂形成La Co O3钙钛矿型复合氧化物。3)在较低的焙烧温度和时间条件下,Cu MxMn2-xO4催化剂的活性有明显的提高。由于Ce O2纳米棒结构有利于Oads的增加,甚至高于Olatt,具有较高的活性氧化物分散度,弱酸性和较弱的强度,具有较高的表面积和孔容,Cu Ce0.25Mn1.75O4/堇青石催化剂表现出最高的活性和稳定性,尖晶石型复合氧化物催化剂催化氧化CVOCs能力较强,这主要是由于氧的存储容量大、氧空位丰富、对C-Cl键的破坏作用以及Ce3+与Ce4+之间的易穿梭作用。
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