發(fā)布時間：2020-06-04 16:46

【摘要】：揮發(fā)性有機物(volatile organic compounds,VOCs)是近地面臭氧和細顆粒物(PM_(2.5))的重要前體物,嚴重影響人體健康和威脅生態(tài)環(huán)境安全。催化氧化因其具有去除率高和二次污染少的特點,成為VOCs治理的最有效技術(shù)之一,其中高性能的催化劑是該技術(shù)的核心。貴金屬負載型催化劑對于VOCs有優(yōu)異的催化氧化性能,但也面臨著活性組分易團聚失活的問題,所以其對載體的比表面積和孔道結(jié)構(gòu)有著極高的要求。金屬有機骨架材料(Metal Organic Frameworks,MOFs)及其熱處理衍生材料具有比表面高、孔道均一的特點,能很好的分散和錨定活性組分,是一類極具應(yīng)用潛力的多孔載體材料�；诖�,本文研究鉑負載型二氧化鈰催化氧化甲苯體系,通過原位生長實現(xiàn)MOFs對Pt納米顆粒的固定,隨后采取MOFs熱分解的方式制備出多孔Pt@CeO_2衍生材料;通過調(diào)節(jié)熱分解氣氛,對多孔衍生材料表面化學(xué)性質(zhì)進行調(diào)控;研究了不同熱處理途徑對催化劑形貌結(jié)構(gòu)與活性的影響,并評價了多孔Pt@CeO_2催化劑活化氣相氧的能力。本文選用鈰基金屬有機骨架Ce-BTC為母體,基于“繞船造瓶”的封裝策略,將Pt納米顆粒固定于Ce-BTC中。通過XRD、FTIR、BET等表征手段,證實了合成的Ce-BTC和Pt@Ce-BTC具有良好的結(jié)晶度和純度,且具有高比表面積和發(fā)達的孔道。SEM和HRTEM等形貌表征顯示Ce-BTC母體呈均一規(guī)整棒狀,鉑納米顆粒均勻分布于其中。活性測試結(jié)果則顯示Pt@Ce-BTC對甲苯氧化具有良好的催化活性和穩(wěn)定性。分別采用一步熱處理和兩步熱處理的方式分解Ce-BTC和Pt@Ce-BTC,制備出多孔衍生材料。研究了不同熱分解途徑對多孔衍生材料結(jié)構(gòu)和催化性能的影響。結(jié)果表明,Pt@CeO_2(N_2-Air)具有最優(yōu)的甲苯催化活性,在140℃下可實現(xiàn)對100 ppm甲苯的完全降解。通過一系列結(jié)構(gòu)和形貌表征,證實了熱處理過程可將Ce-BTC有機骨架完全去除,獲得的衍生材料具有大比表面積和復(fù)合孔結(jié)構(gòu)。CeO_2納米晶粒的密集堆積對Pt納米顆粒起到了良好的分散固定作用,有效避免了Pt納米顆粒的遷移和團聚。Raman和XPS等表征結(jié)果顯示,兩步熱分解得到的催化劑具有更高的表面氧空位含量和更多的表面活性氧物種。利用原位紫外拉曼表征手段,實現(xiàn)對多孔衍生材料活化氣相氧能力進行評價。結(jié)果顯示,Pt@CeO_2(N_2-Air)相較于Pt@CeO_2(Air)展現(xiàn)出更強的吸附和活化氣相氧能力,可在較低溫度下為催化反應(yīng)提供更多活性氧物種,進而體現(xiàn)出更優(yōu)越的甲苯催化氧化性能。進一步考察了Pt@CeO_2(N_2-Air)活化氣相氧能力的穩(wěn)定性,發(fā)現(xiàn)其吸附和活化氣相氧能力在三個循環(huán)過程中能穩(wěn)定保持在較高水準,具有持續(xù)穩(wěn)定的活性氧供給能力。
【圖文】：

華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文rks）系列材料[25-28]，F(xiàn)érey 研究團隊研制的 [29-31]，Lillerud 研究團隊制備的 UiO（Univers研究團隊設(shè)計合成的 NU（Northwestern Unive特色。

midazolate Frameworks）系列材料，F(xiàn)érey 研究團隊研制的 MIL（Material Instiavoisier）系列材料[29-31]，Lillerud 研究團隊制備的 UiO（University of Oslo）系列材2]及 Farha 和 Hupp 研究團隊設(shè)計合成的 NU（Northwestern University）系列材料[33,3極具代表性且各有特色。圖 1-1 MOF-5 有機骨架材料的次級結(jié)構(gòu)單元和單晶 X 射線結(jié)構(gòu)Fig.1-1 SBUs and single crystal x-ray structure of MOF-5
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：X701

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 卜龍利;楊力;孫劍宇;梁欣欣;虎雪姣;孟海龍;;雙組分VOCs的催化氧化及動力學(xué)分析[J];環(huán)境科學(xué);2014年09期

2 薛曉敏;黃琴琴;周仁賢;;MO_x-CeO_2/HZSM-5催化劑催化氧化含氯揮發(fā)性有機物研究[J];環(huán)境科學(xué)學(xué)報;2011年11期

3 李斌;李士杰;王穎霞;李能;張婉靜;林炳雄;;CeO_2和γ-Al_2O_3混合氧化物的共生共存效應(yīng)[J];催化學(xué)報;2010年05期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 梁小明;我國人為源揮發(fā)性有機物反應(yīng)性排放清單與臭氧控制對策研究[D];華南理工大學(xué);2017年

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本文編號：2696676