消除大氣環(huán)境中污染物氣體已經(jīng)迫在眉睫,催化凈化技術(shù)是將污染物氣體定向、高效的轉(zhuǎn)化為無(wú)害的便于處理的物質(zhì),該方法通過(guò)加入催化劑,改變了反應(yīng)歷程,降低了反應(yīng)的活化能。鈣鈦礦氧化物由于其具有優(yōu)異的氧化還原性能、能夠容納廣泛的活性離子以及優(yōu)異的熱穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn),被廣泛的應(yīng)用于污染物氣體催化脫除研究中。本論文針對(duì)特定的小分子氣體污染物開發(fā)出高效的脫除的鈣鈦礦催化劑,針對(duì)相應(yīng)的催化反應(yīng)機(jī)理,結(jié)合原位紅外和密度泛函理論詳細(xì)研究了中間物種、目標(biāo)產(chǎn)物的生成過(guò)程并確定速控步驟。本論文的研究結(jié)果如下:1、本論文合成了一系列LaFeO₃,La₂Cu₂O₄以及Cu摻雜的鈣鈦礦LaB_0.8Cu_0.2O₃（B = Fe,Co和Mn）并將其應(yīng)用于丙烯腈的選擇性催化燃燒反應(yīng)中。利用XRD,N₂吸脫附實(shí)驗(yàn),H₂-TPR,XPS等表征手段關(guān)聯(lián)了鈣鈦礦結(jié)構(gòu)與丙烯腈催化燃燒反應(yīng)的活性與N₂選擇性的構(gòu)效關(guān)系。經(jīng)研究... 

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 丙烯腈選擇性催化燃燒
        1.2.1 丙烯腈的來(lái)源、危害以及處理方法
        1.2.2 丙烯腈選擇性催化燃燒反應(yīng)性能研究進(jìn)展
        1.2.3 丙烯腈選擇性催化燃燒反應(yīng)機(jī)理研究進(jìn)展
    1.3 氨氣選擇性催化氧化
        1.3.1 氨氣的來(lái)源、危害以及處理方法
        1.3.2 氨氣選擇性催化氧化反應(yīng)性能研究進(jìn)展
        1.3.3 氨氣選擇性催化氧化反應(yīng)機(jī)理研究進(jìn)展
    1.4 含氧碳?xì)浠衔镞x擇性催化還原氮氧化物
        1.4.1 氮氧化物的來(lái)源、危害以及處理方法
        1.4.2 含氧碳?xì)浠衔镞x擇性催化還原氮氧化物反應(yīng)性能研究進(jìn)展
        1.4.3 含氧碳?xì)浠衔镞x擇性催化還原氮氧化物反應(yīng)機(jī)理研究進(jìn)展
    1.5 揮發(fā)性有機(jī)物甲苯催化氧化
        1.5.1 甲苯的來(lái)源、危害以及處理方法
        1.5.2 甲苯催化氧化反應(yīng)性能研究進(jìn)展
        1.5.3 甲苯催化氧化反應(yīng)機(jī)理研究進(jìn)展
    1.6 鈣鈦礦型復(fù)合氧化物催化劑
        1.6.1 鈣鈦礦型復(fù)合氧化物催化劑的結(jié)構(gòu)特征
        1.6.2 鈣鈦礦型復(fù)合氧化物制備方法研究進(jìn)展
    1.7 鈣鈦礦型復(fù)合氧化物催化脫除小分子氣體污染物研究進(jìn)展
        1.7.1 CO低溫氧化體系
        1.7.2 CH_4高溫催化燃燒體系
        1.7.3 揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)氧化體系
        1.7.4 碳?xì)浠衔镞x擇性催化還原NO_x體系(HCs-SCR)
    1.8 本論文的主要研究?jī)?nèi)容
第二章 實(shí)驗(yàn)部分
    2.1 催化劑的合成
        2.1.1 試劑與儀器
        2.1.2 催化劑合成方法
    2.2 催化劑的表征
        2.2.1 理化性質(zhì)表征(XRD、BET、ICP-OES以及TEM)
        2.2.2 氧化還原性能表征(H_2-TPR)
        2.2.3 表面元素分析表征(XPS)
        2.2.4 反應(yīng)物吸脫附性能表征(NH_3-TPD和NO/O_2-TPD)
        2.2.5 氧同位素交換性能表征(O~(18)-Isotopic)
        2.2.6 原位紅外漫反射光譜表征(In-situ DRIFT)
    2.3 催化劑的反應(yīng)性能測(cè)試
        2.3.1 丙烯腈選擇性催化燃燒性能測(cè)試
        2.3.2 氨氣選擇性催化氧化性能測(cè)試
        2.3.3 甲醇選擇性催化還原NO_x性能測(cè)試
        2.3.4 甲苯催化氧化性能測(cè)試
    2.4 密度泛函理論(DFT)對(duì)反應(yīng)機(jī)理的研究
        2.4.1 計(jì)算方法與計(jì)算參數(shù)
        2.4.2 計(jì)算模型
第三章 Cu摻雜鈣鈦礦用于丙烯腈催化燃燒性能與反應(yīng)機(jī)理研究
    3.1 Cu摻雜鈣鈦礦型氧化物理化性質(zhì)結(jié)果與討論
        3.1.1 Cu摻雜鈣鈦礦型氧化物的XRD與BET結(jié)果與討論
        3.1.2 Cu摻雜鈣鈦礦型氧化物的氧化還原性能結(jié)果與討論
        3.1.3 Cu摻雜鈣鈦礦型氧化物的表面元素結(jié)果與討論
    3.2 Cu摻雜鈣鈦礦型氧化選擇性催化燃燒丙烯腈活性測(cè)試
        3.2.1 丙烯腈轉(zhuǎn)化率及各產(chǎn)物產(chǎn)率隨溫度變化
        3.2.2 丙烯腈催化燃燒抗水抗硫性能
    3.3 原位紅外技術(shù)分析丙烯腈催化燃燒的反應(yīng)機(jī)理
        3.3.1 在LaFeO_3表面的丙烯腈氧化原位紅外研究
        3.3.2 在LaFe_(0.8)Cu_(0.2)O_3表面的丙烯腈氧化原位紅外研究
    3.4 基于量化計(jì)算DFT研究Cu的摻雜對(duì)反應(yīng)路徑的影響
        3.4.1 丙烯腈分子在LaFeO_3和LaFe_(0.8)Cu_(0.2)O_3上的吸附
        3.4.2 LaFeO_3上中間物種和終產(chǎn)物的生成機(jī)理
        3.4.3 LaFe_(0.8)Cu_(0.2)O_3上中間物種和終產(chǎn)物的生成機(jī)理
        3.4.4 LaFe_(0.8)Cu_(0.2)O_3上抗H_2O以及SO_2中毒機(jī)理
    3.5 小結(jié)
第四章 Fe基鈣鈦礦用于氨氣選擇性催化氧化性能與反應(yīng)機(jī)理研究
    4.1 Cu、Pd摻雜Fe基鈣鈦礦和負(fù)載Al_2O_3物理化性質(zhì)結(jié)果與討論
        4.1.1 Cu、Pd摻雜Fe基鈣鈦礦和負(fù)載Al_2O_3鈣鈦礦的TEM結(jié)果與討論
        4.1.2 Cu、Pd摻雜Fe基鈣鈦礦和負(fù)載Al_2O_3鈣鈦礦的XRD與BET結(jié)果與討論
        4.1.3 Cu、Pd摻雜Fe基鈣鈦礦和負(fù)載Al_2O_3鈣鈦礦的NH_3-TPD結(jié)果與討論
        4.1.4 Cu、Pd摻雜Fe基鈣鈦礦和負(fù)載Al_2O_3鈣鈦礦的H_2-TPR結(jié)果與討論
        4.1.5 Cu、Pd摻雜Fe基鈣鈦礦和負(fù)載Al_2O_3鈣鈦礦的XPS結(jié)果與討論
    4.2 Cu、Pd摻雜Fe基鈣鈦礦和負(fù)載Al_2O_3的NH_3-SCO活性測(cè)試
        4.2.1 NH_3-SCO催化性能隨溫度變化
        4.2.2 NH_3-SCO長(zhǎng)周期催化性能
        4.2.3 Pd的摻雜量對(duì)NH_3-SCO催化性能的影響
    4.3 原位紅外技術(shù)分析氨氧化的反應(yīng)機(jī)理
        4.3.1 LaFeO_3的NH_3-SCO催化反應(yīng)機(jī)理
        4.3.2 LaFe_(0.95)Pd_(0.05)O_3的NH_3-SCO催化反應(yīng)機(jī)理
    4.4 基于量化計(jì)算DFT研究Pd的摻雜對(duì)反應(yīng)路徑的影響
        4.4.1 Cu和Pd的摻雜對(duì)表面結(jié)構(gòu)的影響
        4.4.2 LaFeO_3上NH_3-SCO反應(yīng)中間物種和終產(chǎn)物的生成機(jī)理
        4.4.3 LaFe_(0.95)Pd_(0.05)O_3上NH_3-SCO反應(yīng)中間物種和終產(chǎn)物的生成機(jī)理
    4.5 小結(jié)
第五章 LaFe_(0.8)Cu_(0.2)O_3用于甲醇選擇性催化還原NO_x性能與反應(yīng)機(jī)理研究
    5.1 LaFe_(0.8)Cu_(0.2)O_3和Ag/Al_2O_3理化性質(zhì)結(jié)果與討論
        5.1.1 LaFe_(0.8)Cu_(0.2)O_3和Ag/Al_2O_3的XRD與BET結(jié)果與討論
        5.1.2 LaFe_(0.8)Cu_(0.2)O_3和Ag/Al_2O_3的H_2-TPR結(jié)果與討論
    5.2 LaFe_(0.8)Cu_(0.2)O_3和Ag/Al_2O_3的CH_3OH-SCR反應(yīng)活性
        5.2.1 LaFe_(0.8)Cu_(0.2)O_3的CH_3OH-SCR反應(yīng)結(jié)果與討論
        5.2.2 Ag/Al_2O_3的CH_3OH-SCR反應(yīng)結(jié)果與討論
    5.3 利用程序升溫脫附和原位紅外分析CH_3OH-SCR反應(yīng)機(jī)理
        5.3.1 在LaFe_(0.8)Cu_(0.2)O_3和Ag/Al_2O_3上的NO/O_2-TPD結(jié)果與討論
        5.3.2 在LaFe_(0.8)Cu_(0.2)O_3上的原位紅外結(jié)果與討論
        5.3.3 在Ag/Al_2O_3上的原位紅外結(jié)果與討論
    5.4 基于DFT分析在LaFe_(0.8)Cu_(0.2)O_3上的CH_3OH-SCR反應(yīng)路徑
        5.4.1 Cu的摻雜對(duì)Fe基鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的影響
        5.4.2 O_2,NO以及CH_3OH在LaFe_(0.8)Cu_(0.2)O_3上的吸附與活化
        5.4.3 CH_3OH+NO反應(yīng)生成N_2機(jī)理
    5.5 小結(jié)
第六章 LaCoO_3基鈣鈦礦用于甲苯催化氧化研究
    6.1 A、B位離子摻雜對(duì)甲苯催化氧化性能的影響
        6.1.1 A、B位離子摻雜材料的XRD與BET結(jié)果與討論
        6.1.2 A、B位離子摻雜材料的H_2-TPR結(jié)果與討論
        6.1.3 A、B位離子摻雜材料的甲苯催化氧化性能結(jié)果與討論
    6.2 Mn的摻雜量對(duì)甲苯催化氧化性能的影響
        6.2.1 摻雜不同量Mn材料的XRD與BET結(jié)果與討論
        6.2.2 摻雜不同量Mn材料的H_2-TPR結(jié)果與討論
        6.2.3 摻雜不同量Mn材料的XPS結(jié)果與討論
        6.2.4 摻雜不同量Mn材料的甲苯催化氧化性能結(jié)果與討論
    6.3 Pd和Mn的存在狀態(tài)對(duì)甲苯催化氧化性能的影響
        6.3.1 不同形態(tài)的Pd和Mn摻雜/負(fù)載材料的XRD與BET結(jié)果與討論
        6.3.2 不同形態(tài)的Pd和Mn摻雜/負(fù)載材料的H_2-TPR結(jié)果與討論
        6.3.3 不同形態(tài)的Pd和Mn摻雜/負(fù)載材料的XPS結(jié)果與討論
        6.3.4 不同形態(tài)的Pd和Mn摻雜/負(fù)載材料的甲苯催化氧化性能結(jié)果與討論
    6.4 酸堿處理對(duì)甲苯催化氧化性能的影響
        6.4.1 酸堿處理LaCoO_3材料的XRD與BET結(jié)果與討論
        6.4.2 酸堿處理LaCoO_3材料的H_2-TPR結(jié)果與討論
        6.4.3 酸堿處理LaCoO_3材料的XPS結(jié)果與討論
        6.4.4 酸堿處理LaCoO_3材料的甲苯催化氧化性能結(jié)果與討論
    6.5 小結(jié)
第七章 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
研究成果以及所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
作者和導(dǎo)師簡(jiǎn)介
附件


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]環(huán)保部印發(fā)《國(guó)家環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)“十三五”發(fā)展規(guī)劃》[J].   紙和造紙. 2017(03)
[2]低溫等離子體處理工業(yè)廢氣中甲苯的研究進(jìn)展[J]. 楊茜,易紅宏,唐曉龍,楊仲禹,王亞恩,崔曉旭.  安全與環(huán)境工程. 2017(01)
[3]中國(guó)大氣PM2.5污染的主要成因與控制對(duì)策[J]. 曹軍驥.  科技導(dǎo)報(bào). 2016(20)
[4]低濃度有毒有害氣體凈化技術(shù)及研究進(jìn)展[J]. 郭霞,李伯陽(yáng),莫文銳,楊建宇,馮輝.  環(huán)境科學(xué)導(dǎo)刊. 2016(S1)
[5]北京市PM2.5理化特性及燃煤對(duì)大氣污染的研究進(jìn)展[J]. 趙洪宇,阮海衛(wèi),史晨雪,高戈武,閆晨光,舒新前.  環(huán)境工程. 2015(12)
[6]制備方法對(duì)LaMn0.8Mg0.2O3鈣鈦礦型氧化物催化甲烷燃燒反應(yīng)性能的影響（英文）[J]. 朱琳琳,盧冠忠,王艷芹,郭耘,郭楊龍.  催化學(xué)報(bào). 2010(08)
[7]銅取代和制備方法對(duì)LaMnO3±δ結(jié)構(gòu)和催化甲烷燃燒和CO氧化的影響（英文）[J]. Maryam ABDOLRAHMANI,Matin PARVARI,Mehdi HABIBPOOR.  催化學(xué)報(bào). 2010(04)
[8]三維有序大孔鈣鈦礦LaFeO3催化劑的制備及其催化炭黑顆粒燃燒性能[J]. 徐俊峰,劉堅(jiān),趙震,張桂臻,段愛軍,姜桂元,徐春明.  催化學(xué)報(bào). 2010(02)
[9]丙烯腈裝置廢液焚燒爐的燃燒控制[J]. 朱宏毅.  石油化工自動(dòng)化. 2005(06)

碩士論文
[1]鈣鈦礦上含氧有機(jī)物選擇性催化脫除NO的研究[D]. 薛榮榮.北京化工大學(xué) 2013



本文編號(hào)：3641983