V 2 O 5 /TiO 2 -CNTs催化剂制备及其催化氯苯类有机污染物性能的研究
发布时间：2021-02-16 19:28
氯苯（CBs）类有机污染物是典型的持久性有机污染物（POPs）,已被列入《斯德哥尔摩公约》必须消除的名单中。催化燃烧技术可以在相对温和的条件实现有机污染物的完全降解,是目前工业上具有较大应用潜力的POPs控制技术,也是当前工业废气净化的研究热点。本文以六氯苯为目标污染物,以二氧化钛（Ti02）和碳纳米管（CNTs）为原料合成TiO2-CNTs复合载体,并浸渍负载活性组分V205制备V2O5/TiO2-CNTs。对催化剂的制备工艺进行优化,系统地考察脱氯反应的影响因素,并揭示负载型催化剂降解氯苯的机理。首先系统考察了CNTs的纯化和表面改性。采用SEM、XRD、FT-IR等手段对硝酸、硫酸改性前后CNTs的物质结构和表面性质进行分析。结果表明,碳纳米管经浓硝酸6 h、120℃回流处理后,表面杂质被去除；经氧化刻蚀后CNTs两端的端口被打开,石器化程度加大,并引进了-COOH、-OH等活性官能团。接着进行了TiO2-CNTs复合载体制备工艺的优化。考察了碳纳米管的含量、煅烧温度、煅烧氛同、干燥方式、表面活性剂等因素。通过BET、 XRD、TEM等技术方法评估TiO2-CNTS材料的结构及化...
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：103 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 氯苯类化合物的性质
1.1.2 氯苯类有机污染物的来源及存在
1.2 脱氯技术综述
1.2.1 光催化氧化技术
1.2.2 加氢脱氯法
1.2.3 电化学脱氯技术
1.2.4 生物脱氯技术
1.2.5 催化脱氯技术
1.3 负载型催化剂催化氧化脱氯的研究进展
1.3.1 钒基催化剂
1.3.2 催化剂载体
1.3.2.1 氧化钛载体的结构和应用
1.3.2.2 碳纳米管载体的结构和应用
1.3.2.3 复合载体的应用
1.4 本文研究的目的、意义及内容
1.4.1 本文的研究目的及意义
1.4.2 本论文的研究内容
第二章 催化剂制备工艺研究
2.1 实验部分
2.1.1 实验仪器
2.1.2 实验材料
2.1.3 碳纳米管预处理
2-CNTs的复合载体制备"> 2.1.4 TiO2-CNTs的复合载体制备
2O5/CNTs-TiO2催化剂的制备"> 2.1.5 V2O5/CNTs-TiO2催化剂的制备
2.2 催化剂的表征方法
2.3 结果与讨论
2.3.1 滤膜的选择
2.3.2 CNTs的改性效果分析
2-CNTs复合载体的结构及性质表征"> 2.3.3 TiO2-CNTs复合载体的结构及性质表征
2-CNTs结构和性质的影响"> 2.3.3.1 碳纳米管的复配对TiO2-CNTs结构和性质的影响
2-CNTs结构和性质的影响"> 2.3.3.2 干燥方式对TiO2-CNTs结构和性质的影响
2.3.3.3 焙烧氛围对复合载体结构和性质的影响
2.3.3.4 焙烧温度对复合载体结构和性质的影响
2.3.3.5 表面活性剂对复合载体结构和性质的影响
2O5/CNTs-TIO2催化剂的结构表征"> 2.3.4 V2O5/CNTs-TIO2催化剂的结构表征
2.3.4.1 钒含量对催化剂的影响
2O5/CNTs-TiO2氧化处理"> 2.3.4.2 V2O5/CNTs-TiO2氧化处理
2.3.4.3 焙烧温度对催化剂的影响
2O5/TIO2-CNTS酸性表征"> 2.3.5 V2O5/TIO2-CNTS酸性表征
2.4 本章小结
2O5/TiO2-CNTS催化降解六氯苯的性能研究">第三章 V2O5/TiO2-CNTS催化降解六氯苯的性能研究
3.1 实验部分
3.1.1 实验材料
3.1.2 催化活性测试装置及方法
3.1.3 分析方法
3.2 结果与讨论
3.2.1 制各工艺对催化氧化性能的影响
3.2.1.1 钒含量的影响
3.2.1.2 煅烧氛围的影响
3.2.1.3 表面活性剂的影响
3.2.2 反应工况对催化氧化性能的影响
3.2.2.1 水分的影响
3.2.2.2 氧气含量对六氯苯降解率的影响
3.2.2.3 六氯苯浓度对催化降解性能的影响
3.2.2.4 反应温度对催化降解性能的影响
2对催化剂降解性能的影响"> 3.2.2.5 SO2对催化剂降解性能的影响
3.2.3 催化剂稳定性考察
3.3 本章小结
2O5/TiO2-CNTS催化降解六氯苯的机理分析">第四章 V2O5/TiO2-CNTS催化降解六氯苯的机理分析
4.1 实验部分
4.1.1 实验材料
4.1.2 反应装置
4.1.3 催化剂的表征方法
4.1.4 产物分析方法
4.2 结果与讨论
4.2.1 催化剂作用分析
4.2.1.1 催化剂结构分析
4.2.1.2 催化剂表面性质分析
4.2.2 氧化剂的作用原理分析
4.2.3 六氯苯降解产物分析
4.2.4 六氯苯降解机理推测
4.3 本章小结
第五章 结论与建议
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
导师与作者简介
硕士研究生学位论文答辩委员会决议书
【参考文献】：
期刊论文
[1]光催化还原CO2合成太阳燃料半导体光催化剂的设计与制备（英文）[J]. 李鑫,温九青,刘敬祥,方岳平,余家国. Science China Materials. 2014(01)
[2]全氟磺酸功能化碳纳米管的制备及其催化性能[J]. 张梦晓,李璀灿,华伟明,乐英红,高滋. 催化学报. 2014(11)
[3]TiO2在二恶英无害化处理中的应用[J]. 裴洋. 硅谷. 2014(13)
[4]氧传递控制与动力学控制对甲苯仿生催化氧化的影响(英文)[J]. 罗伟平,刘大为,孙俊,邓伟,盛文兵,刘强,郭灿城. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2014(05)
[5]焙烧处理下二氧化钛/钛酸盐纳米材料晶型和形貌的变化规律研究[J]. 赵斌,林琳,陈超,柴瑜超,何丹农. 化学学报. 2013(01)
[6]加氢脱氯技术及其催化剂研究进展[J]. 刘武灿,张金柯,石能富,徐卫国. 浙江化工. 2012(01)
[7]Ru/CNTs-Al2O3氨合成催化剂的制备与表征[J]. 林建新,王国华,王榕,林炳裕,倪军,魏可镁. 物理化学学报. 2011(08)
[8]钒钛基SCR催化剂中毒及再生研究进展[J]. 王静,沈伯雄,刘亭,田晓娟. 环境科学与技术. 2010(09)
[9]Mn-V-Ce/TiO2低温催化还原NO性能研究[J]. 郑足红,童华,童志权,黄妍,罗晶. 燃料化学学报. 2010(03)
[10]环境中氯苯类化合物的分析研究进展[J]. 王爽,袁寰宇. 广州化学. 2009(02)
博士论文
[1]二氧化钛纳米管阵列复合结构的制备及外场下物性研究[D]. 杨铭杰.清华大学 2012
硕士论文
[1]钙钛矿催化剂上氯苯催化燃烧的研究[D]. 卢媛娇.华东理工大学 2014
[2]添加SiO2对以TiO2为载体的SCR催化剂性能的影响[D]. 钟柳成.上海交通大学 2013
[3]制备条件及元素添加对VOx/TiO2催化剂催化性能影响的研究[D]. 秦昆.武汉工程大学 2012
[4]可见光响应N掺杂TiO2纳米管阵列制备与光催化、光电催化降解六氯苯研究[D]. 薛琴.扬州大学 2010
[5]萘气相催化氧化制备萘醌催化剂研究[D]. 陈金钟.郑州大学 2002
本文编号：3036824
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：103 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 氯苯类化合物的性质
1.1.2 氯苯类有机污染物的来源及存在
1.2 脱氯技术综述
1.2.1 光催化氧化技术
1.2.2 加氢脱氯法
1.2.3 电化学脱氯技术
1.2.4 生物脱氯技术
1.2.5 催化脱氯技术
1.3 负载型催化剂催化氧化脱氯的研究进展
1.3.1 钒基催化剂
1.3.2 催化剂载体
1.3.2.1 氧化钛载体的结构和应用
1.3.2.2 碳纳米管载体的结构和应用
1.3.2.3 复合载体的应用
1.4 本文研究的目的、意义及内容
1.4.1 本文的研究目的及意义
1.4.2 本论文的研究内容
第二章 催化剂制备工艺研究
2.1 实验部分
2.1.1 实验仪器
2.1.2 实验材料
2.1.3 碳纳米管预处理
2-CNTs的复合载体制备"> 2.1.4 TiO2-CNTs的复合载体制备
2O5/CNTs-TiO2催化剂的制备"> 2.1.5 V2O5/CNTs-TiO2催化剂的制备
2.2 催化剂的表征方法
2.3 结果与讨论
2.3.1 滤膜的选择
2.3.2 CNTs的改性效果分析
2-CNTs复合载体的结构及性质表征"> 2.3.3 TiO2-CNTs复合载体的结构及性质表征
2-CNTs结构和性质的影响"> 2.3.3.1 碳纳米管的复配对TiO2-CNTs结构和性质的影响
2-CNTs结构和性质的影响"> 2.3.3.2 干燥方式对TiO2-CNTs结构和性质的影响
2.3.3.3 焙烧氛围对复合载体结构和性质的影响
2.3.3.4 焙烧温度对复合载体结构和性质的影响
2.3.3.5 表面活性剂对复合载体结构和性质的影响
2O5/CNTs-TIO2催化剂的结构表征"> 2.3.4 V2O5/CNTs-TIO2催化剂的结构表征
2.3.4.1 钒含量对催化剂的影响
2O5/CNTs-TiO2氧化处理"> 2.3.4.2 V2O5/CNTs-TiO2氧化处理
2.3.4.3 焙烧温度对催化剂的影响
2O5/TIO2-CNTS酸性表征"> 2.3.5 V2O5/TIO2-CNTS酸性表征
2.4 本章小结
2O5/TiO2-CNTS催化降解六氯苯的性能研究">第三章 V2O5/TiO2-CNTS催化降解六氯苯的性能研究
3.1 实验部分
3.1.1 实验材料
3.1.2 催化活性测试装置及方法
3.1.3 分析方法
3.2 结果与讨论
3.2.1 制各工艺对催化氧化性能的影响
3.2.1.1 钒含量的影响
3.2.1.2 煅烧氛围的影响
3.2.1.3 表面活性剂的影响
3.2.2 反应工况对催化氧化性能的影响
3.2.2.1 水分的影响
3.2.2.2 氧气含量对六氯苯降解率的影响
3.2.2.3 六氯苯浓度对催化降解性能的影响
3.2.2.4 反应温度对催化降解性能的影响
2对催化剂降解性能的影响"> 3.2.2.5 SO2对催化剂降解性能的影响
3.2.3 催化剂稳定性考察
3.3 本章小结
2O5/TiO2-CNTS催化降解六氯苯的机理分析">第四章 V2O5/TiO2-CNTS催化降解六氯苯的机理分析
4.1 实验部分
4.1.1 实验材料
4.1.2 反应装置
4.1.3 催化剂的表征方法
4.1.4 产物分析方法
4.2 结果与讨论
4.2.1 催化剂作用分析
4.2.1.1 催化剂结构分析
4.2.1.2 催化剂表面性质分析
4.2.2 氧化剂的作用原理分析
4.2.3 六氯苯降解产物分析
4.2.4 六氯苯降解机理推测
4.3 本章小结
第五章 结论与建议
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
导师与作者简介
硕士研究生学位论文答辩委员会决议书
【参考文献】：
期刊论文
[1]光催化还原CO2合成太阳燃料半导体光催化剂的设计与制备（英文）[J]. 李鑫,温九青,刘敬祥,方岳平,余家国. Science China Materials. 2014(01)
[2]全氟磺酸功能化碳纳米管的制备及其催化性能[J]. 张梦晓,李璀灿,华伟明,乐英红,高滋. 催化学报. 2014(11)
[3]TiO2在二恶英无害化处理中的应用[J]. 裴洋. 硅谷. 2014(13)
[4]氧传递控制与动力学控制对甲苯仿生催化氧化的影响(英文)[J]. 罗伟平,刘大为,孙俊,邓伟,盛文兵,刘强,郭灿城. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2014(05)
[5]焙烧处理下二氧化钛/钛酸盐纳米材料晶型和形貌的变化规律研究[J]. 赵斌,林琳,陈超,柴瑜超,何丹农. 化学学报. 2013(01)
[6]加氢脱氯技术及其催化剂研究进展[J]. 刘武灿,张金柯,石能富,徐卫国. 浙江化工. 2012(01)
[7]Ru/CNTs-Al2O3氨合成催化剂的制备与表征[J]. 林建新,王国华,王榕,林炳裕,倪军,魏可镁. 物理化学学报. 2011(08)
[8]钒钛基SCR催化剂中毒及再生研究进展[J]. 王静,沈伯雄,刘亭,田晓娟. 环境科学与技术. 2010(09)
[9]Mn-V-Ce/TiO2低温催化还原NO性能研究[J]. 郑足红,童华,童志权,黄妍,罗晶. 燃料化学学报. 2010(03)
[10]环境中氯苯类化合物的分析研究进展[J]. 王爽,袁寰宇. 广州化学. 2009(02)
博士论文
[1]二氧化钛纳米管阵列复合结构的制备及外场下物性研究[D]. 杨铭杰.清华大学 2012
硕士论文
[1]钙钛矿催化剂上氯苯催化燃烧的研究[D]. 卢媛娇.华东理工大学 2014
[2]添加SiO2对以TiO2为载体的SCR催化剂性能的影响[D]. 钟柳成.上海交通大学 2013
[3]制备条件及元素添加对VOx/TiO2催化剂催化性能影响的研究[D]. 秦昆.武汉工程大学 2012
[4]可见光响应N掺杂TiO2纳米管阵列制备与光催化、光电催化降解六氯苯研究[D]. 薛琴.扬州大学 2010
[5]萘气相催化氧化制备萘醌催化剂研究[D]. 陈金钟.郑州大学 2002
本文编号：3036824
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