有机废气净化催化剂的研究文献综述

 2023-08-17 16:15:15
  1. 文献综述(或调研报告):

文献综述

VOCs催化燃烧实则上是一个气-固相间的催化氧化反应,气相主体VOCs通过扩散作用至催化剂外表面,然后沿着催化剂微孔向内部扩散,在由外及里扩散过程中,VOCs被吸附在催化剂内外表面,在催化剂的传递和贮存氧功能下,吸附在催化剂内外表面VOCs被低温氧化,转变成无害化CO2和H2O。整个过程中催化剂起着非常重要的作用,而载体和活性组分又是决定催化剂性能的主要因素。

  1. 载体选择
    1. Al2O3 载体

氧化铝是一种多微孔、高分散性固体物料,比表面积相对较大,易于活性组分负载,且具有较好的机械强度和热稳定性,是目前常用的一种催化剂载体。Hyoung SK等[1]以gamma;-Al2O3 为载体,制备出Pt-Pd/gamma;-Al2O3催化剂,同时考察了其对苯催化燃烧活性及热稳定性,研究表明一定范围内添加 Pt能提高催化活性, 且能有效抑制催化剂的烧结失活现象。但过多Pt 的添加会出现Pt与Pd活性点位重叠,进而导致催化活性降低。Mokhnachuk 等[2]将La和Ce以氧化物形式引入到Pd-Al2O3/堇青石蜂窝陶瓷的涂层上,研究发现La和Ce的引入能够提高涂层热稳定性,且La2O3效果更加明显,La2O3通过进入Al2O3晶格,使得高温条件下gamma;-Al2O3向alpha;-Al2O3转化受阻。

1.2分子筛载体

分子筛是一类具有骨架结构的硅铝酸盐,一般由SiO4四面体和AlO4四面体通过氧桥键连接而成,孔道和空腔体系明显,有着较多的酸性中心,利于对反应物活化,同时独特的空隙结构对反应物分子选择性强,热稳定性和抗中毒能力强。段明华等[3]分别以MCM-41,MCM-48,SBA-15 三种分子筛为载体,制备出Co3O4/介孔分子筛催化剂,在同等负载量下三种催化剂催化活性依次为:Co3O4/SBA -15 gt;Co3O4/ MCM-41gt;Co3O4/MCM-48。张丽雷等[4]制备出Cr-13X分子筛,研究其对二氯甲烷的催化燃烧性能。结果表明,Cr-13X分子筛随着Cr添加量增加,催化剂结构更稳定,同时K的加入可提高Cr-13X分子筛催化活性及稳定性,且K-Cr-13X分子筛t98仅为298℃。

1.3整体式载体

金属蜂窝载体是一种将金属骨架以蜂窝孔的形式结合起来的新型功能性材料。有着延展性好,成孔密度高,运行阻力小,机械强度高,导热性好,耐高温等特性。但在金属表面粘附活性物质厚度有一定局限性,单位体积载体负载量小,催化活性低。闫慧忠等[5] 采用表面磷化和溶胶-凝胶技术使Fe-Cr-Al-Y金属载体表面形成活性gamma;-Al2O3涂层,研究发现,控制适宜磷化和溶胶-凝胶条件,可得到结合强度高和活性组分负载均匀的涂层。吴晓东等[6] 以等离子喷涂技术在合金基体表面制备出Al-Ti和Al2O3涂层,同时对比浸渍法制备出的涂层,表现出更好的抗震和抗热性,更大的几何比表面积。

堇青石是目前在催化燃烧领域应用最多的一种多孔陶瓷材料,化学式为2MgO·2A12 O3·5SiO2,具有机械强度高、耐高温、热膨胀系数小及化学稳定性好等优点。谢云龙等[7]以堇青石蜂窝陶瓷为载体,采用浸渍法制备出La-Mn-Ce/Cord 催化剂,研究发现,焙烧温度控制在 800℃,La-Mn/Cord对甲苯催化效率较高,同时Ce取代La-Mn/Cord中部分La后,催化活性提高,在Ce:La=1:1(摩尔比)时,La-Mn-Ce/Cord催化燃烧甲苯t90=260℃。W.J. Ma等[8]考察了Fe-Mn/堇青石催化剂制备过程中工艺参数:Fe-Mn(摩尔比),负载量及焙烧温度对甲苯催化燃烧性能影响,研究结果表明,Fe-Mn/堇青石催化剂最佳制备条件为:负载量为10%,Fe/Mn为4,焙烧温度为500℃左右,甲苯300℃转化率达90%。

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