有序球状介孔ZnO负载Fe-Cu-Zr复合催化剂的制备及其降解乙酸丁酯特性研究
发布时间：2021-08-24 06:58
挥发性有机物（VOCs）污染大气环境,危害人体健康,寻求高效VOCs废气处理方法是环保研究热点。本文研究了有序球状介孔ZnO负载Fe-Cu-Zr复合催化剂的制备方法,采用多种表征方法对催化剂的物化性能进行探讨,研究了催化剂（ZnO-3M）在不同降解因素下对乙酸丁酯的降解率,通过表征催化剂前后的变化以及检测反应中间产物和最终产物,探讨了催化降解乙酸丁酯的机理。得到主要结论如下:（1）通过醇热法与溶胶凝胶法制备的催化剂对乙酸丁酯的降解对比,得出醇热法制备的催化剂结构更加蓬松,晶面结构更好,呈现出有序球状介孔结构,比表面积更大,催化降解乙酸丁酯效果更好。醇热法制备的ZnO/（Fe-Cu-Zr=1:1:2）、煅烧温度450℃（简称ZnO-3M）,常温下（25℃）对初始浓度500 ppm乙酸丁酯的降解率为35%,T50=116℃,T90=200℃,270℃完全去除,具有良好的低温催化活性。（2）不同摩尔比活性组分对催化剂结构与催化活性有明显影响。发现随着锆元素增多,载体的晶胞尺寸变大,衍射峰尖峰增多,同时电子密度增大使结合能变低,催化剂的氧化还原增强,...
【文章来源】：浙江工商大学浙江省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
催化氧化乙酸丁酯实验流程图
有序球状介孔ZnO负载Fe-Cu-Zr复合催化剂的制备及其降解乙酸丁酯特性研究22比表面积，与表3.1中数据吻合。还可以看到，a和b曲线在相对不高的压力之下曲线向上弯曲证明了表面存在较强的吸附质，说明两种催化剂表面都有着较强的吸附能力。图3.3（B）为两种制备工艺催化剂的孔径尺寸分布图，可以看到两种催化剂均的孔径基本都集中在20nm以内，这说明两种催化剂晶粒都属于介孔和微孔结构。纳米材料的的特性取决于晶粒的结构[56]，介孔材料对VOCs有着较强的吸附和催化氧化能力。而醇热法可以产生尺寸与形状均可控的晶粒结构[57]。介孔的存在，能增强能量与物质的传递，还能促使催化剂表面的活性点位的激发。醇热法制备的粒子分布略大于溶胶凝胶法，这是因为颗粒之间在反应釜内定容高压产生高作用力，使得ZnO的晶胞尺寸略有变大。图3.3不同工艺制备催化剂的吸附脱附曲线（A）、孔径尺寸图（B）Fig.3.3Adsorptiondesorptioncurve(A)andporesize(B)ofcatalystspreparedbydifferentprocesses
有序球状介孔ZnO负载Fe-Cu-Zr复合催化剂的制备及其降解乙酸丁酯特性研究233.3.4XRD结果分析图3.4为不同工艺制备催化剂（ZnO/Fe:Cu:Zr=1:1:2）的XRD图。其中图3.4中a、b分别代表溶胶凝胶法与醇热法制备的催化剂X射线衍射图。其中在33.11o、35.6o、和56.11o发现了Fe2O3衍射峰，其分别对应（104）、（110）、（211）晶体结构（PDF#890597）。在35.46o、48.82o和51.37o发现了CuO的衍射峰，与标准图卡（PDF#895895）匹配，其分别对应CuO的（002）、（202）和（112）晶体结构；在30.2o发现ZrO2的衍射峰与（011）对应，在62.74o、67.84o发现ZnO衍射峰，分别对应（103）和（112）晶体结构（PDF#800074）。两种工艺制备的催化剂的衍射峰都能找到，这说明这两种工艺制备的催化剂活性组分都可以共存。且发现图b的各位置与a相比较略有变小，根据布拉格方程[58]，这证明醇热法制备的晶胞体积变大，与BET表征的醇热法催化剂较大比较面积结果相一致，这是因为醇热法的热力学性质使得粒子间与载体间产生了协同作用。图3.4不同工艺制备催化剂的XRD图Fig.3.4XRDpatternofcatalystpreparedbydifferentprocesses3.3.5SEM和TEM结果分析图3.5为不同工艺制备的催化剂（ZnO/Fe:Cu:Zr=1:1:2）的SEM和TEM图，其中，图3.5中a、b分别为溶胶凝胶法和醇热法制备的催化剂的SEM图。图a可以看出溶胶凝胶法制备的催化剂呈现出片状结构，粒径大小不一，排列错综且稀疏的一种无序状态。图b中醇热法制备的催化剂产生了有序球状结构，颗粒均匀，粒径大部分在50nm以内，
【参考文献】：
期刊论文
[1]改性钒铈基催化剂催化氧化烟气中邻二甲苯[J]. 王玉亭,石其其,张铭洋,张笑,沈伯雄. 化工进展. 2020(03)
[2]规整形貌和多孔催化剂对挥发性有机物氧化的催化性能[J]. 戴洪兴,侯志全,张兴,张昆峰. 北京工业大学学报. 2019(11)
[3]层状K-Fe-Zn-Ti催化剂的制备及其对二氧化碳加氢制烯烃反应的催化性能[J]. 吴大凯,王旭,高新华,马清祥,张建利,范素兵,赵天生. 燃料化学学报. 2019(08)
[4]改性SiO2对铁基催化剂H2、CO吸附及加氢性能的影响[J]. 梁坤,张成华,相宏伟,杨勇,李永旺. 燃料化学学报. 2019(07)
[5]过渡金属Cu掺杂纳米ZnO的合成进展[J]. 王宪委,王显印,王宗磊. 精细与专用化学品. 2019(07)
[6]掺Ce纳米ZnO光催化剂的结构表征及催化性能[J]. 张芳佳,王悦,张榴,张秀文,李建法. 化学试剂. 2019(07)
[7]乙酸丁酯废气治理工艺研究[J]. 王洁,袁东超,邓妍,武莉娅,卢娇玲,杨宗政. 应用化工. 2019(04)
[8]醇热法制备球形TiO2及其光催化活性研究[J]. 蒋彩云,严卫东,李国玉,汪琼,刘家勋,王玉萍. 化工新型材料. 2019(01)
[9]三维有序介孔铈钴铜催化剂的制备及其降解邻二甲苯的机制[J]. 赵梦戈,李济吾. 环境科学学报. 2019(06)
[10]三维有序氧化锌微粒的制备及其光催化性能[J]. 谭徜彬,李宜航,阳龑,钟俊波,宁佳强,任章桦. 环境科学与技术. 2018(10)
博士论文
[1]ZnO晶体形貌调控、离子掺杂及其生长动力学[D]. 刘清波.河北大学 2013
本文编号：3359508
【文章来源】：浙江工商大学浙江省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
催化氧化乙酸丁酯实验流程图
有序球状介孔ZnO负载Fe-Cu-Zr复合催化剂的制备及其降解乙酸丁酯特性研究22比表面积，与表3.1中数据吻合。还可以看到，a和b曲线在相对不高的压力之下曲线向上弯曲证明了表面存在较强的吸附质，说明两种催化剂表面都有着较强的吸附能力。图3.3（B）为两种制备工艺催化剂的孔径尺寸分布图，可以看到两种催化剂均的孔径基本都集中在20nm以内，这说明两种催化剂晶粒都属于介孔和微孔结构。纳米材料的的特性取决于晶粒的结构[56]，介孔材料对VOCs有着较强的吸附和催化氧化能力。而醇热法可以产生尺寸与形状均可控的晶粒结构[57]。介孔的存在，能增强能量与物质的传递，还能促使催化剂表面的活性点位的激发。醇热法制备的粒子分布略大于溶胶凝胶法，这是因为颗粒之间在反应釜内定容高压产生高作用力，使得ZnO的晶胞尺寸略有变大。图3.3不同工艺制备催化剂的吸附脱附曲线（A）、孔径尺寸图（B）Fig.3.3Adsorptiondesorptioncurve(A)andporesize(B)ofcatalystspreparedbydifferentprocesses
有序球状介孔ZnO负载Fe-Cu-Zr复合催化剂的制备及其降解乙酸丁酯特性研究233.3.4XRD结果分析图3.4为不同工艺制备催化剂（ZnO/Fe:Cu:Zr=1:1:2）的XRD图。其中图3.4中a、b分别代表溶胶凝胶法与醇热法制备的催化剂X射线衍射图。其中在33.11o、35.6o、和56.11o发现了Fe2O3衍射峰，其分别对应（104）、（110）、（211）晶体结构（PDF#890597）。在35.46o、48.82o和51.37o发现了CuO的衍射峰，与标准图卡（PDF#895895）匹配，其分别对应CuO的（002）、（202）和（112）晶体结构；在30.2o发现ZrO2的衍射峰与（011）对应，在62.74o、67.84o发现ZnO衍射峰，分别对应（103）和（112）晶体结构（PDF#800074）。两种工艺制备的催化剂的衍射峰都能找到，这说明这两种工艺制备的催化剂活性组分都可以共存。且发现图b的各位置与a相比较略有变小，根据布拉格方程[58]，这证明醇热法制备的晶胞体积变大，与BET表征的醇热法催化剂较大比较面积结果相一致，这是因为醇热法的热力学性质使得粒子间与载体间产生了协同作用。图3.4不同工艺制备催化剂的XRD图Fig.3.4XRDpatternofcatalystpreparedbydifferentprocesses3.3.5SEM和TEM结果分析图3.5为不同工艺制备的催化剂（ZnO/Fe:Cu:Zr=1:1:2）的SEM和TEM图，其中，图3.5中a、b分别为溶胶凝胶法和醇热法制备的催化剂的SEM图。图a可以看出溶胶凝胶法制备的催化剂呈现出片状结构，粒径大小不一，排列错综且稀疏的一种无序状态。图b中醇热法制备的催化剂产生了有序球状结构，颗粒均匀，粒径大部分在50nm以内，
【参考文献】：
期刊论文
[1]改性钒铈基催化剂催化氧化烟气中邻二甲苯[J]. 王玉亭,石其其,张铭洋,张笑,沈伯雄. 化工进展. 2020(03)
[2]规整形貌和多孔催化剂对挥发性有机物氧化的催化性能[J]. 戴洪兴,侯志全,张兴,张昆峰. 北京工业大学学报. 2019(11)
[3]层状K-Fe-Zn-Ti催化剂的制备及其对二氧化碳加氢制烯烃反应的催化性能[J]. 吴大凯,王旭,高新华,马清祥,张建利,范素兵,赵天生. 燃料化学学报. 2019(08)
[4]改性SiO2对铁基催化剂H2、CO吸附及加氢性能的影响[J]. 梁坤,张成华,相宏伟,杨勇,李永旺. 燃料化学学报. 2019(07)
[5]过渡金属Cu掺杂纳米ZnO的合成进展[J]. 王宪委,王显印,王宗磊. 精细与专用化学品. 2019(07)
[6]掺Ce纳米ZnO光催化剂的结构表征及催化性能[J]. 张芳佳,王悦,张榴,张秀文,李建法. 化学试剂. 2019(07)
[7]乙酸丁酯废气治理工艺研究[J]. 王洁,袁东超,邓妍,武莉娅,卢娇玲,杨宗政. 应用化工. 2019(04)
[8]醇热法制备球形TiO2及其光催化活性研究[J]. 蒋彩云,严卫东,李国玉,汪琼,刘家勋,王玉萍. 化工新型材料. 2019(01)
[9]三维有序介孔铈钴铜催化剂的制备及其降解邻二甲苯的机制[J]. 赵梦戈,李济吾. 环境科学学报. 2019(06)
[10]三维有序氧化锌微粒的制备及其光催化性能[J]. 谭徜彬,李宜航,阳龑,钟俊波,宁佳强,任章桦. 环境科学与技术. 2018(10)
博士论文
[1]ZnO晶体形貌调控、离子掺杂及其生长动力学[D]. 刘清波.河北大学 2013
本文编号：3359508
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxue/3359508.html
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