發(fā)布時(shí)間：2023-08-06 12:18

　　催化濕式氧化(CWAO)是一種有效的處理工業(yè)廢水手段,尤其在針對高毒性含酚廢水方面,可以解決生物法難以應(yīng)對的問題。稀土金屬氧化物CeO2在CWAO處理苯酚的應(yīng)用較為普遍,可以作為活性中心、助劑、載體。由于苯酚的降解是在水中進(jìn)行,水對催化劑的影響至關(guān)重要。理論計(jì)算發(fā)現(xiàn),CeO2表面的缺陷有助于產(chǎn)生較為穩(wěn)定的羥基。然而,這方面的研究僅處于理論方面,在CWAO處理苯酚領(lǐng)域更沒有進(jìn)行過相關(guān)的研究。因此,本論文以此為突破口,重點(diǎn)研究了鈰基催化劑的結(jié)構(gòu)與表面性質(zhì)對CWAO處理苯酚的影響。首先,基于目前對CeO2催化劑在苯酚氧化領(lǐng)域的認(rèn)識,通過水熱法合成了具備不同表面氧缺陷的納米棒狀、立方體CeO2催化劑,旨在研究表面氧缺陷對苯酚催化濕式氧化的影響。研究發(fā)現(xiàn),具備更多表面氧缺陷的納米棒狀CeO2可以更有效地降解苯酚。通過TEM、XPS、TPR等表征手段證明表面氧缺陷有助于促進(jìn)Ce4+和Ce3+之間的轉(zhuǎn)換,提高催化劑的氧化還原能力,使催化劑的表面氧化能力更強(qiáng)。為進(jìn)一步研究CeO2催化劑表面氧缺陷對苯酚催化濕式氧化的影響,本文對納米棒狀CeO2進(jìn)行了后續(xù)處理,制備出含有不同氧缺陷和Ce3+含量的催化劑。...

【文章頁數(shù)】：159 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
        1.1.1 廢水處理在我國國民生產(chǎn)和科學(xué)研究中的重要意義
        1.1.2 廣泛使用的工業(yè)廢水處理方法
        1.1.3 催化濕式氧化(CWAO)處理有機(jī)廢水的方向
    1.2 常見的CWAO處理苯酚體系
        1.2.1 均相過渡金屬催化
        1.2.2 非均相負(fù)載型貴金屬催化
        1.2.3 非均相金屬氧化物催化
    1.3 二氧化鈰的物理化學(xué)性質(zhì)及應(yīng)用
        1.3.1 表面氧缺陷特性
        1.3.2 儲氧與氧化還原性質(zhì)
        1.3.3 納米結(jié)構(gòu)的合成與特性
    1.4 水對二氧化鈰的影響
    1.5 論文研究思路與目的
    參考文獻(xiàn)
第二章 實(shí)驗(yàn)部分
    2.1 實(shí)驗(yàn)原料與儀器設(shè)備
        2.1.1 實(shí)驗(yàn)試劑
        2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器
    2.2 催化劑評價(jià)方法
        2.2.1 催化劑評價(jià)裝置
        2.2.2 催化反應(yīng)步驟
        2.2.3 苯酚轉(zhuǎn)化率分析
        2.2.4 總碳(TOC)分析
    2.3 催化劑表征方法
        2.3.1 X射線衍射(XRD)
        2.3.2 X射線光電子能譜(XPS)
        2.3.3 透射電鏡(TEM)
        2.3.4 氮?dú)馕摳綄?shí)驗(yàn)
        2.3.5 氫氣程序升溫還原實(shí)驗(yàn)(H₂-TPR)
        2.3.6 電感耦合等離子體發(fā)射光譜(ICP)
        2.3.7 氨氣程序升溫脫附(NH₃-TPD)
        2.3.8 紫外可見吸收光譜(UV-vis)
        2.3.9 拉曼光譜
        2.3.10 原位紅外光譜
第三章 二氧化鈰表面氧缺陷對苯酚氧化的影響
    3.1 引言
    3.2 催化劑制備方法
        3.2.1 納米棒狀CeO₂的制備方法
        3.2.2 納米立方體CeO₂的制備方法
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 CeO₂催化劑的結(jié)構(gòu)表征
        3.3.2 CeO₂催化劑的形貌表征
        3.3.3 CeO₂催化劑的表面物種和價(jià)態(tài)分布表征
        3.3.4 CeO₂催化劑的氧化還原能力表征
        3.3.5 CeO₂催化劑的表面酸性表征
        3.3.6 CeO₂催化劑CWAO處理苯酚的活性研究
    3.4 小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第四章 表面處理對苯酚催化濕式氧化的影響
    4.1 引言
    4.2 催化劑制備方法
        4.2.1 納米棒狀CeO₂的制備方法
        4.2.2 H₂O₂超聲處理納米棒狀CeO2

        4.2.3 H₂O₂攪拌處理納米棒狀CeO₂

        4.2.4 H₂O超聲處理納米棒狀CeO₂

        4.2.5 高溫焙燒處理納米棒狀CeO₂

    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 H₂O₂超聲處理納米棒狀CeO₂過程分析
        4.3.2 H₂O₂超聲處理納米棒狀CeO₂導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)變化
        4.3.3 催化劑表面性質(zhì)的表征
        4.3.4 H₂O₂超聲處理對CWAO處理苯酚催化活性的影響
        4.3.5 不同處理方法對CWAO處理苯酚催化氧化活性的影響
        4.3.6 不同處理方法對表面性質(zhì)的影響
    4.4 小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第五章 納米錳鈰雙金屬氧化物在降解苯酚中的應(yīng)用
    5.1 引言
    5.2 催化劑制備方法
        5.2.1 納米棒狀MnO_x-CeO₂催化劑的制備方法
        5.2.2 納米立方體MnO_x-CeO₂催化劑的制備方法
        5.2.3 MnO₂催化劑的制備方法
        5.2.4 Mn₃O₄催化劑的制備方法
        5.2.5 納米棒狀CeO₂的制備方法
        5.2.6 納米立方體CeO₂的制備方法
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 MnO_x-CeO₂催化劑的結(jié)構(gòu)表征
        5.3.2 MnO_x-CeO₂催化劑的形貌和組分的表征
        5.3.3 MnO_x-CeO₂催化劑的表面不同價(jià)態(tài)和物種表征
        5.3.4 MnO_x-CeO₂催化劑的氧化還原性能表征
        5.3.5 MnO_x-CeO₂催化劑對氧的活化表征
        5.3.6 MnO_x-CeO₂催化劑的表面酸性表征
        5.3.7 CeO₂、 MnO_x、MnO_x-CeO₂催化劑CWAO處理苯酚的活性研究
        5.3.8 不同MnO_x-CeO₂催化劑對苯酚中間產(chǎn)物的影響
        5.3.9 反應(yīng)條件對MnO_x-CeO₂催化劑活性的影響
    5.4 小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第六章 鈰基催化劑穩(wěn)定性研究
    6.1 引言
    6.2 催化劑制備方法
        6.2.1 納米棒狀CeO₂的制備方法
        6.2.2 1%Pt/CeO₂nanorods的制備方法
        6.2.3 MnO_x-CeO2 nanorods的制備方法
        6.2.4 負(fù)載型MnO_x-CeO2 nanorods的制備方法
        6.2.5 Pt/MnO_x-TiO₂的制備方法
        6.2.6 Pt/20(MnO_x-CeO₂)TiO₂的制備方法
        6.2.7 水熱一鍋煮法制備Pt/CeO₂-TiO₂催化劑(Method 1)
        6.2.8 沉淀浸漬法制備Pt/CeO₂-TiO₂催化劑(Method 2)
        6.2.9 水熱沉淀浸漬法制備Pt/CeO₂-TiO₂催化劑(Method 3)
    6.3 結(jié)果與討論
        6.3.1 不同催化劑的穩(wěn)定性研究
        6.3.2 Pt/CeO₂-TiO₂催化劑穩(wěn)定性研究
        6.3.3 水熱沉淀浸漬法制備不同Ce含量Pt/CeO₂-TiO₂催化劑的穩(wěn)定性研究
        6.3.4 不同Ce含量Pt/CeO₂-TiO₂催化劑的結(jié)構(gòu)表征
        6.3.5 Pt/CeO₂-TiO₂催化劑表面性質(zhì)研究
    6.4 小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第七章 結(jié)論與展望
    7.1 結(jié)論
    7.2 展望
致謝
博士期間發(fā)表論文及專利



本文編號：3839407

boshi