揮發(fā)性有機物(Volatile Organic Compounds,VOCs)作為臭氧(O_3)和細顆粒物(PM_(2.5))污染的重要前體物,嚴重影響人體健康和環(huán)境質(zhì)量。催化燃燒作為一種末端銷毀技術,已經(jīng)經(jīng)過實踐檢驗,正成為VOCs的主流控制手段之一。Mn-Ce復合氧化物兼具CeO_2和過渡金屬的優(yōu)異特性,是VOCs催化燃燒研究的熱點。本文以甲苯作為目標污染物,研究CeBTC(MnBTC)犧牲模板法制備MnO_x-CeO_2(CeO_2-MnO_x)復合氧化物的可控合成,篩選出活性組分高度分散、形貌可控以及顆粒不團聚的催化劑;研究焙燒溫度對MOFs犧牲模板的影響;考察催化劑活性組分的質(zhì)量分數(shù)對其催化氧化甲苯活性的影響;探究模板法制備的錳鈰復合氧化物MnO_x-CeO_2及其反相氧化物CeO_2-MnO_x在甲苯催化氧化體系中的構(gòu)效關系。(1)第二章中,使用自組裝法制備了CeBTC模板,并以之為犧牲模板制備了一系列不同質(zhì)量分數(shù)(Mn%=1%,3%,5%,8%,10%)的MnO_x-CeO_2復合氧化物。研究了焙燒溫度對CeBTC模板轉(zhuǎn)化為氧化物的影響,同時也考察了催化劑活性組分質(zhì)量分數(shù)對其催化氧化甲苯活性的影響。結(jié)果表明,CeBTC模板的最優(yōu)焙燒溫度為300 ~oC。制備的復合催化劑活性組分高度分散、形貌可控且顆粒不團聚。Raman、XPS和H_2-TPR等表征結(jié)果顯示,錳物種和CeO_2的相互作用削弱了Ce-O鍵從而增強催化劑表面氧的還原性。當Mn質(zhì)量分數(shù)達到5%即接近其單層分散閾值時,對應催化活性最高,體系出現(xiàn)“閾值效應”。(2)第三章中,類似地自組裝制備了MnBTC模板,以之為犧牲模板制備了一系列不同質(zhì)量分數(shù)(Ce%=1%,3%,5%,8%,10%)的CeO_2-MnO_x復合氧化物。研究了焙燒過程中溫度對MnBTC模板轉(zhuǎn)化為氧化物的影響,同時也考察了催化劑活性組分不同質(zhì)量分數(shù)對其催化氧化甲苯活性的差異。結(jié)果表明,MnBTC模板的最優(yōu)焙燒溫度為300 ~oC。制備的復合催化劑活性組分高度分散、形貌可控且顆粒不團聚。通過系列表征也發(fā)現(xiàn),鈰物種和MnO_x的相互作用削弱了Mn-O鍵從而增強催化劑表面氧的還原性。Ce質(zhì)量分數(shù)達到3%即接近其單層分散閾值時,對應催化活性最高,體系也出現(xiàn)“閾值效應”。(3)第四章中,通過XPS和UV-vis等手段對上述兩個體系中的活性組分進行表征分析,以解釋樣品在甲苯評價過程中的閾值效應,探索催化劑的構(gòu)效關系。結(jié)果表明,MnO_x-CeO_2體系中,Mn物種的單層分散閾值為6.2%;在CeO_2-MnO_x體系中,Ce物種的單層分散閾值為3.2%,與活性結(jié)果基本相符。其中,對載體和表面化合物的強相互作用,使用了嵌入模型來表達。并用此嵌入模式解釋了催化活性的本質(zhì)機理,闡述了體系涉氧參量和電子傳遞的關系。
【學位單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：X701
【部分圖文】：

華南理工大學碩士學位論文的 VOCs。其優(yōu)點包括能耗低、工藝簡單、安全性高、普適性廣、輔生物技術是指利用微生物將 VOCs 降解為二氧化碳和水的技術[24]，具和二次污染少的特點。光催化技術利用光催化劑，在一定波長的光行氧化還原的反應，轉(zhuǎn)化為二氧化碳、水和無機小分子物質(zhì)[26]。其優(yōu)藝簡單、反應溫和、無副產(chǎn)物生成等。等離子體技術是指在外加電場產(chǎn)生的大量高能粒子，對污染物化學鍵進行轟擊而使其斷裂和電離，毒物質(zhì)[27]。目前 VOCs 治理市場上，新型處理技術由于經(jīng)濟和技術等現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)化應用，因此市面上廣泛應用的大多是傳統(tǒng)處理技術吸附技術和冷凝技術等。其中，燃燒技術中的催化燃燒由于其普適性闊的應用前景。催化燃燒技術中的核心催化劑，成為了VOCs治理研究

高純氮氣 N299.999% 廣鋼集團廣州氣體廠高純氫氣 H299.999% 廣鋼集團廣州氣體廠高純氧氣 O299.999% 廣鋼集團廣州氣體廠干燥空氣 N2/O299.999% 廣鋼集團廣州氣體廠甲苯 C7H899.999% 廣東省佛山氣體廠2.2.2 催化劑的制備1、CeBTC 犧牲模板采用室溫自組裝配位[93]的方法合成 CeBTC。稱取前驅(qū)體 Ce(NO3)3 6H2O 0.01m1,3,5-H3BTC 0.01 mol，分別用去離子水（50 mL）和去離子水與乙醇的混合溶液（mL+200 mL）進行溶解。溶解完全后將兩種前驅(qū)體溶液混合，并于室溫下中速攪拌 2 隨后靜置 0.5 h。將靜置后的溶液進行離心，倒掉上清液后，用等體積比例的去離子乙醇混合溶液對離心得到的固體進行洗滌，再真空抽濾。抽濾得到的白色固體于 12的烘箱里干燥 12 h，研磨后得到白色固體粉末，即為 CeBTC（犧牲模板）。

圖 2-2 MnOx-CeO2制備實驗步驟Fig. 2-2 Synthesis procedure of MnOx-CeO22.2.3 表征手段1、X 射線衍射（X-ray Diffraction，XRD）X 射線衍射即 XRD，利用德國布魯克科技有限公司（Bruker）D8 Advance X 衍射儀進行測試。光源為 Cu靶 Kɑ線，管電壓設定為 40 kV，管電流設定為 40 mA描步長為 0.02o，掃描范圍為 2θ=5o- 80o。2、N2物理吸附-脫附測試（NitrogenAdsorption-Desorption）N2物理吸附-脫附測試利用美國麥克默瑞提克儀器有限公司（Micromeritics）型ASAP 2020 的物理吸附儀進行樣品比表面積和孔徑等參數(shù)的測試。實驗樣品（150 首先在 150oC 條件下真空脫氣 8 h，進行 N2吸附-脫附測試。比表面積使用 BET 方行計算。3、熱重測試（Thermogravimetric Analysis，TGA）
【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 楊雁南;;揮發(fā)性有機物的危害以及控制措施[J];黑龍江環(huán)境通報;2017年03期

2 楊秀竹;;對揮發(fā)性有機廢氣治理技術的研究[J];環(huán)境科學與管理;2016年09期

3 劉宇麟;;揮發(fā)性有機物VOCs監(jiān)測方法與治理技術[J];干旱環(huán)境監(jiān)測;2016年02期

4 張艷君;;揮發(fā)性有機化合物的控制技術[J];資源節(jié)約與環(huán)保;2016年05期

5 劉小青;李時卉;孫夢婷;喻成龍;黃碧純;;MnO_x/SAPO-11催化劑的制備、表征及其低溫NH_3-SCR活性[J];物理化學學報;2016年05期

6 李長英;陳明功;盛楠;劉啟飛;胡祖和;方敏;張濤;;揮發(fā)性有機物處理技術的特點與發(fā)展[J];化工進展;2016年03期

7 侯廷建;劉飛虎;;幾種揮發(fā)性有機污染物的控制措施及其適用范圍比較研究[J];化工管理;2016年03期

8 李明哲;黃正宏;康飛宇;;揮發(fā)性有機物的控制技術進展[J];化學工業(yè)與工程;2015年03期

9 南淑清;梁晶;張丹;張瑞琴;姜楠;多可辛;張軍;;鄭州市環(huán)境空氣中VOCs的空間分布及源解析[J];環(huán)境科學與技術;2015年03期

10 胡炳清;柴發(fā)合;趙德剛;趙金民;;大氣復合污染區(qū)域調(diào)控與決策支持系統(tǒng)研究[J];環(huán)境保護;2015年05期

相關博士學位論文 前2條

1 章旭明;低溫等離子體凈化處理揮發(fā)性有機氣體技術研究[D];浙江大學;2011年

2 魏巍;中國人為源揮發(fā)性有機化合物的排放現(xiàn)狀及未來趨勢[D];清華大學;2009年

本文編號：2857308