【摘要】：揮發(fā)性有機物(volatile organic compounds,VOCs)是大氣污染物的主要成分之一,是PM2.5、臭氧及光化煙霧的重要前驅體,對人體健康和環(huán)境造成了嚴重危害。在VOCs的處理技術中,催化氧化技術最為經濟有效。貴金屬催化劑具有起燃溫度低、凈化效率高的優(yōu)勢,其中Pd基催化劑因其具有優(yōu)異的催化活性、耐熱和抗燒結等優(yōu)點,被認為是催化消除VOCs最為有效的催化劑之一。降低Pd基催化劑的負載量能夠有效降低成本,但在降低負載量的同時,如何最大限度的提升Pd基催化劑催化氧化VOCs的活性是亟待解決的問題。本論文主要研究了低負載量Pd/γ-Al_2O_3催化劑的制備方法、自組裝低負載量Pd/γ-Al_2O_3催化劑的Pd納米粒子制備條件對催化氧化甲苯活性的影響以及Ce改性得到的自組裝Pd/CeO_2/γ-Al_2O_3催化劑催化氧化VOCs的反應性能,并考查了催化劑的孔結構參數(shù),Pd納米粒子的粒徑、分散度、氧化狀態(tài)以及活性組分之間的相互作用等因素對催化活性的影響。在第三章中,分別采用浸漬法、沉積沉淀法和自組裝法制備得到了負載量為0.03 wt%的Pd/γ-Al_2O_3催化劑。自組裝法制備的Pd/γ-Al_2O_3催化劑比表面積和孔體積最大,Pd納米粒子平均粒徑最小,活性物種主要以PdO的形式高度分散于γ-Al_2O_3載體表面,并且與γ-Al_2O_3之間存在強相互作用。在甲苯濃度為1000 ppm、空速為18000 mL·g~(-1)·h~(-1)條件下,自組裝Pd/γ-Al_2O_3催化劑的T_(98)為220℃,比沉積沉淀法和浸漬法制備得到的Pd/γ-Al_2O_3催化劑分別降低了40和75℃。此外,對自組裝Pd/γ-Al_2O_3催化劑的Pd納米粒子制備條件進行了系統(tǒng)研究。在一定質量濃度范圍內,Pd納米粒子質量濃度的增大導致Pd納米粒子粒徑增大,甚至團聚;制備壓力的增加有利于有機金屬前驅體的分解,在一定程度上能夠抑制Pd納米粒子的團聚;適當升高制備溫度有利于提高Pd納米粒子的分散度,溫度過高,Pd納米粒子容易團聚和長大;制備時間的增加也有利于有機金屬前驅體的分解和形成粒徑均一的Pd納米粒子。Pd納米粒子適宜的制備條件為:Pd質量濃度為1.0 g·L~(-1),制備壓力為4 MPa,制備溫度為40℃,制備時間為3 h。在此條件下得到的自組裝低負載量Pd/γ-Al_2O_3催化劑具有良好的催化氧化甲苯活性。在第四章中,為進一步提高自組裝低負載量Pd/γ-Al_2O_3催化劑的催化活性,加入金屬氧化物對其進行了改性,篩選出的Pd/CeO_2/γ-Al_2O_3催化劑具有優(yōu)異的活性。與自組裝Pd/γ-Al_2O_3催化劑相比,Pd/CeO_2/γ-Al_2O_3催化劑仍然保持了較高的比表面積、較小的Pd納米粒子平均粒徑和高分散度;另一方面,Pd/CeO_2/γ-Al_2O_3催化劑中存在的Ce~(3+)促進了表面活性氧的形成,PdO的相對含量更高,是其催化氧化VOCs具有高活性的重要因素;此外,加入Ce改性明顯降低了PdO的還原溫度,表明非化學計量的氧化鈰與PdO之間存在強相互作用,Pd/CeO_2/γ-Al_2O_3催化劑具有優(yōu)異的還原能力。在VOCs濃度為1000 ppm、空速為18000 mL·g~(-1)·h~(-1)條件下,Pd/CeO_2/γ-Al_2O_3催化劑催化氧化甲苯、丙酮和乙酸乙酯的T_(98)分別為205、220和275℃,比自組裝Pd/γ-Al_2O_3催化劑的T_(98)分別降低了15、15和20℃,具有優(yōu)異的催化活性和穩(wěn)定性,對于VOCs的催化燃燒具有潛在的應用價值。
【學位授予單位】：浙江工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：X701;O643.36
【圖文】：

圖 1.1 常見的 VOCs 處理技術Fig. 1.1 Common technologies of VOCs abatement吸附技術主要采用疏松多孔、比表面積大的吸附劑，如活性炭或者分子篩等吸附高濃度的 VOCs，具有操作簡單、凈化率高的優(yōu)點，但吸附劑的壽命低，解析過程容易造成二次污染，且不適用于多組分 VOCs 的吸附。吸收技術主要將高濃度的 VOCs 中單一或多組分溶解于特定的吸收劑或與其發(fā)生化學反應從而實現(xiàn)組分分離的技術，吸收技術工藝成熟，應用廣泛，但大部分吸收劑為有毒的有機溶劑，易造成二次污染，設備的運行成本較高。冷凝技術主要是指通過加壓或降溫使 VOCs 過飽和后發(fā)生凝結作用實現(xiàn)凈化和回收的目的。該技術適用于對高濃度 VOCs 的處理，對設備要求較高，且冷凝能耗較大。膜分離技術是一種新型高效的分離技術，它是利用不同 VOCs 組分通過有機

1.2 金屬氧化物催化劑上 Mars-van Krevelen（MVK）機理示意he schematic diagram of Mars-van Krevelen (MVK) mechanism ovcatalysts2 可以看出，金屬氧化物催化劑上，MVK 機理的催化87, 88]：附在金屬氧化物表面的 VOCs（RH）被活性氧氧化， VOCs（R′H），同時形成氧空穴，即金屬氧化物活性中氣中的氧氣吸附補充氧空穴再次形成活性氧，即金屬化。理為預先吸附在催化劑表面的一種反應物直接與氣相應，若忽略 VOCs 吸附于金屬氧化物表面被氧化形成 機理可簡化為 E-R 機理。

圖 1.3 貴金屬催化劑上 Langmuir-Hinshelwood（L-H）機理的示意圖The schematic diagram of Langmuir-Hinshelwood (L-H) mechanism ovecatalysts 1.3 可以看出，貴金屬催化劑上，L-H 機理的催化氧化反應吸附在貴金屬表面的氧氣解離形成活性氧（*O）；未經解離的 VOCs（RH）直接吸附于貴金屬表面；活性氧（*O）將吸附于貴金屬表面的 VOCs（RH）氧化生級 VOCs（R'H）；次級 VOCs（R'H）再按上述步驟循環(huán)進[90]等，研究發(fā)現(xiàn) Pd/C 催化劑用于催化氧化三苯系（BTX）為：二甲苯＞甲苯＞苯，催化完全氧化三苯系的溫度在 150-4催化氧化甲苯進行了動力學研究，反應過程符合 L-H 機理

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 李大東;;荷蘭AKZO公司1988年催化劑年會概況[J];石油煉制與化工;1989年08期

2 關磊;張博;任浩;張力嬙;;CO_2轉化新型催化劑的研究進展[J];化工新型材料;2018年10期

3 徐君庭,封麟先;茂金屬催化劑負載化研究進展[J];石油化工;1998年07期

4 龔文朋;楊水金;;合成蘋果酯催化劑的研究新進展[J];甘肅石油和化工;2013年03期

5 張偉;龐月森;;TiO_2光催化劑負載改性和摻雜改性的方法綜述[J];湖南城市學院學報(自然科學版);2017年02期

6 趙瑞環(huán);于才淵;李爍;畢秋實;王喜忠;;基于過渡金屬的低溫選擇性脫硝催化劑的制備與性能[J];化工進展;2017年S1期

7 郜子興;楊文玲;;催化臭氧化處理抗生素廢水催化劑的制備[J];水處理技術;2018年03期

8 ;新型催化劑可將二氧化碳轉化為甲醇[J];中學化學教學參考;2018年11期

9 牛量;于濤;張曉;陳冰冰;石川;金星;;甲烷二氧化碳重整制合成氣催化劑的研究進展[J];吉林化工學院學報;2018年11期

10 丁建峰;梁秋鴻;楊靜;丁冰;;負載鈷催化劑高效催化合成三甲硅基乙烯醇醚[J];有機硅材料;2018年02期

相關會議論文 前10條

1 王策;彭龍貴;張巧巧;邱璐瑩;張再勇;;TiO_2光催化劑負載膨潤土材料的制備及催化降解研究[A];2014中國功能材料科技與產業(yè)高層論壇摘要集[C];2014年

2 顏德健;陳烽;夏s

本文編號：2757820