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挥发性有机物(VOCs)是大气污染物的重要成分,对大气环境和人体健康有严重危害,其中苯系物(苯、甲苯、二甲苯等)由于毒性大、难降解受到了广泛的关注。催化氧化是目前最具实用潜质的VOCs控制技术,贵金属Pd由于具有较好的低温活性和选择性是最常用的催化剂活性组分之一。大量的研究关注了Pd物种在催化氧化VOCs中的作用,但何种价态的Pd是催化反应的活性中心一直存在争议,金属-载体间相互作用也尚不明确。 本文中首先采用沉淀法和硬模板法分别制备了颗粒状Co3O4(B)和三维有序介孔Co3O4(3D)载体,并采用后浸渍法制备了Pd/Co3O4(BL)和Pd/Co3O4(3DL)催化剂,发现三维介孔结构的引入,促进了PdO在载体表面的分散,提高了催化剂的性能,260℃时可将邻-二甲苯完全转化。采用原位负载法制备了3D结构更为规整有序的Pd/Co3O4(3D)催化剂,发现其催化性能非常优异,200℃时即可将邻-二甲苯完全转化。H2-TPR和XAFS表征结果表明,PdO在Pd/Co3O4(3D)催化剂上是以高度分散的状态存在。说明有序的3D结构对Pd/Co3O4催化氧化性能有重要的促进作用。 采用沉淀法和硬模板法分别制备了非介孔的CeO2(B)和有序介孔的CeO2(3D),发现CeO2(3D)同样具有比CeO2(B)催化剂更好的活性。但原位负载了Pd后,Pd/CeO2(3D)的催化活性并未明显提高,H2-TPR和XPS表征结果表明,Pd物种与CeO2(3D)载体之间产生较强的相互作用,并且形成了不利于催化反应进行的含Pd新物种。非介孔Pd/CeO2(B)的催化剂活性较CeO2(B)有明显提高归因于载体表面高度分散的Pd活性物种。 采用浸渍法制备了一系列的PdO/MOx(MOx=TiO2,Al2O3,SiO2,MnO2,CeO2,Co3O4)催化剂,并采用H2和NaBH4还原分别制备了载有还原态Pd物种的Pd/MOx-H2和Pd/MOx-NaBH4催化剂,发现170℃时,Pd/MOx-NaBH4催化剂对邻-二甲苯的去除率达到了100%,而PdO/MOx的去除率均低于20%。Pd/MOx-H2催化剂中,MOx=TiO2,Al2O3,SiO2,CeO2时,其催化性能均较PdO/MOx有明显提高。而Pd/MnO2-H2和Pd/Co3O4-H2催化剂,由于还原过程中氢溢流作用导致了Co3O4和MnO2载体的还原,出现了低价态的Mn2O3、MnO、CoO和Co单质等物种,破坏了催化剂的催化性能。因此,在还原预处理对载体没有产生影响的催化剂上,还原预处理制备的金属态Pd能够有效的提高Pd基催化剂低温催化氧化邻二甲苯活性;NaBH4还原较为温和,是一种更适合制备高活性Pd基催化剂的预处理方法。 采用尿素均匀共沉淀法制备了不同Zr添加量的Ce1-xZrxOy(x=0.1,0.3,0.5)复合氧化物,并采用浸渍法和NaBH4还原法制备了PdO/Ce1-xZrxO2和Pd/Ce1-xZrxO2-NaBH4催化剂。发现Pd/Ce1-xZrxO2-NaBH4的催化活性明显高于PdO/Ce1-xZrxO2催化剂,再次证明了还原预处理制备的金属态的Pd是催化氧化反应的活性位点。Pd/Ce0.9Zr0.1O2-NaBH4(x=0.1)催化剂具有最好的催化活性,150℃时即将邻-二甲苯完全转化,归因于其较多的表面活性氧物种和Pd的高度分散。