论文部分内容阅读
催化氧化是一种被广泛用于消除含氯挥发性有机废气(CVOCs)的方法。可是目前消除含氯有机废气的催化剂面临着一些极富挑战性的问题,例如起燃温度高、易中毒、有毒副产物的生成以及使用寿命短等。常见催化剂主要为Al基和Cr基催化剂,原因在于Al2O3的表面酸性和CrOx的良好氧化还原性能有助于含氯挥发性有机废气在催化剂表面吸附和氧化。但是,纯Al2O3对含氯有机分子的氧化需要较高的起燃温度；而CrOx催化剂在反应中容易生成Cr2O2Cl2造成铬流失并污染环境。因此,筛选出催化性能高、经济、无毒的催化剂,用于消除低浓度含氯有机废气,并研究其中的反应机理,是本论文的研究目标。本论文的研究内容及结果如下：1.通过等体积浸渍法制备了K-Pt/Al2O3系列催化剂测试氧化CH2C12的能力。活性测试结果显示助剂K的加入明显提高了反应活性,而且助剂K的量也是影响活性的一个重要因素。催化剂0.42K-2Pt/Al2O3的T50(转化率为50%时所对应的反应温度)为270℃,远远低于2Pt/Al2O3的T50(400℃)。通过多项表征结果可知,活性提高的原因则是由于K和Pt结合生成Pt-O-Kx (x=2)物种,增强了催化剂的还原能力。Pt-O-Kx物种可以显著加速催化剂表面的甲酸盐物种的分解,从而加快整个反应的进行。而原位红外光谱可以显示出甲酸盐的分解过程。另外,由于该反应的活性位是表面的Pt-O-Kx物种,所以含有高含量该物种的催化剂0.42K-2Pt/Al2O3表现出更高的活性。2.在不同焙烧温度下制备一系列尖晶石型CoCr2O4催化剂以测试氧化CH2C12的能力。这些催化剂对反应都有很高的活性,并且反应的最终产物只有COx,HCl和Cl2,并未生成其他有害的含氯有机物。400℃焙烧的催化剂CoCr2O4-4具有较高的比表面积(91.3 m2·g-1),因此活性最佳,其Tso为218℃,T90为257oC。而700℃焙烧的催化剂CoCr2O4-7只有较低的比表面积(6.1 m2·g-1),因此活性最差,其T50高达278℃。通过对催化剂的酸量和耗氢量进行标定,结果发现催化剂的活性由表面酸性和还原性两者协同影响。反应动力学数据显示,CoCr2O4系列催化剂的活化能为124.5-155.5 kJ·mol-1,说明在这些催化剂上的反应路径是相同的。更为重要的是,原位红外光谱显示甲酸盐物种则是该反应的中间物种,接着被氧化为CO和CO2。