锰基复合催化剂制备及其微波热解甲苯的特性研究
发布时间：2023-12-09 09:23
随着近些年我国经济的迅猛发展,工业和制造业的规模得到了大幅度的提升,然而伴随而来的是久居高位不下的挥发性有机化合物(简称VOCs)的排放量。VOCs的排放不仅会对环境造成影响,形成雾霾、破坏臭氧层,还对人体健康有着巨大的危害。因此解决VOCs的排放问题迫在眉睫。目前的治理手段中,催化氧化法是最环保和高效的处理方式,而它的核心在于对高效的催化剂材料的选择。本文通过水热法合成了以膨胀石墨(简称EG)为载体、MnO2为活性组分的新型MnO2/EG复合催化剂,通过一系列表征测试分析了材料的结构、形貌和化学性质。同时,以甲苯为VOCs特征污染物,引入微波加热辅助催化的方式研究了材料在微波反应器和管式炉的两种不同加热方式下,催化剂对甲苯的催化氧化活性,并且通过改变反应的气体空速、甲苯初始浓度和气体相对湿度,研究了催化剂的适用范围并对催化反应的反应动力学进行了计算,结合表征结果对催化反应进行了详细的分析。本文的主要内容与结论如下:(1)本文采用水热法合成了新型的MnO2/EG催化剂并进行了一系列的表征测试,SEM和XRD表征结果显示,...
【文章页数】：107 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 VOCs研究现状
1.2.1 VOCs的来源及其危害
1.2.2 VOCs的治理
1.3 不同材料在催化氧化VOCs领域的应用
1.3.1 贵金属催化剂
1.3.2 非贵金属催化剂
1.3.3 复合材料催化剂
1.4 膨胀石墨材料
1.4.1 膨胀石墨的结构与特性
1.4.2 膨胀石墨的制备方法
1.4.3 膨胀石墨的应用现状
1.5 微波技术
1.5.1 微波加热的原理与特点
1.5.2 微波技术在催化领域的应用
1.6 本文的研究内容和意义
第二章 实验材料及研究方法
2.1 实验试剂及仪器设备
2.1.1 实验试剂
2.1.2 实验仪器设备
2.2 催化材料的制备
2.3 催化剂的表征与测试
2.4 催化剂活性评价及评价装置
2.5 本章小结
第三章 催化剂的表征测试分析
3.1 引言
3.2 催化剂的结构与形貌分析
3.2.1 XRD分析
3.2.2 SEM分析
3.2.3 BET分析
3.2.4 材料表面润湿性的分析
3.2.5 VNA分析
3.3 催化剂的化学性质分析
3.3.1 FTIR分析
3.3.2 XPS分析
3.3.3 化学滴定法确定Mn的价态与含量和不同材料的导电性
3.3.4 Boehm法测定材料所含氧官能团
3.3.5 H2-TPR分析
3.4 本章小结
第四章 MnO2/EG复合材料在管式炉下对甲苯的催化氧化研究
4.1 引言
4.2 催化剂对甲苯的吸附性能
4.3 不同反应条件对催化剂活性的影响
4.3.1 不同负载量的MnO2/EG对催化性能的影响
4.3.2 不同空速对催化性能的影响
4.3.3 不同甲苯初始浓度对催化性能的影响
4.3.4 不同水蒸气含量对甲苯的催化性能的影响
4.3.5 催化剂寿命分析
4.4 不同材料催化动力学初步分析
4.4.1 催化反应的反应速率
4.4.2 催化反应的活化能
4.5 本章小结
第五章 MnO2/EG复合材料在微波反应器中对甲苯的催化氧化研究
5.1 引言
5.2 不同材料在微波加热下的性能
5.3 不同反应条件对催化剂活性的影响
5.3.1 不同微波功率对直接降解甲苯的影响
5.3.2 不同负载量MnO2/EG对催化性能的影响
5.3.3 不同空速对催化性能的影响
5.3.4 不同甲苯初始浓度对催化性能的影响
5.3.5 不同水蒸气含量对甲苯的催化性能的影响
5.3.6 催化剂寿命分析
5.4 不同材料催化反应动力学初步分析
5.4.1 催化反应的反应速率
5.4.2 催化反应的反应活化能
5.5 微波加热与传统加热的对比分析
5.5.1 加热方式对不同催化剂活性的影响
5.5.2 加热方式对催化剂的耐水性能的影响
5.5.3 加热方式对催化反应活化能的影响
5.5.4 加热方式对催化剂寿命的影响
5.6 本章小结
总结与展望
总结
展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
本文编号：3871285
【文章页数】：107 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 VOCs研究现状
1.2.1 VOCs的来源及其危害
1.2.2 VOCs的治理
1.3 不同材料在催化氧化VOCs领域的应用
1.3.1 贵金属催化剂
1.3.2 非贵金属催化剂
1.3.3 复合材料催化剂
1.4 膨胀石墨材料
1.4.1 膨胀石墨的结构与特性
1.4.2 膨胀石墨的制备方法
1.4.3 膨胀石墨的应用现状
1.5 微波技术
1.5.1 微波加热的原理与特点
1.5.2 微波技术在催化领域的应用
1.6 本文的研究内容和意义
第二章 实验材料及研究方法
2.1 实验试剂及仪器设备
2.1.1 实验试剂
2.1.2 实验仪器设备
2.2 催化材料的制备
2.3 催化剂的表征与测试
2.4 催化剂活性评价及评价装置
2.5 本章小结
第三章 催化剂的表征测试分析
3.1 引言
3.2 催化剂的结构与形貌分析
3.2.1 XRD分析
3.2.2 SEM分析
3.2.3 BET分析
3.2.4 材料表面润湿性的分析
3.2.5 VNA分析
3.3 催化剂的化学性质分析
3.3.1 FTIR分析
3.3.2 XPS分析
3.3.3 化学滴定法确定Mn的价态与含量和不同材料的导电性
3.3.4 Boehm法测定材料所含氧官能团
3.3.5 H2-TPR分析
3.4 本章小结
第四章 MnO2/EG复合材料在管式炉下对甲苯的催化氧化研究
4.1 引言
4.2 催化剂对甲苯的吸附性能
4.3 不同反应条件对催化剂活性的影响
4.3.1 不同负载量的MnO2/EG对催化性能的影响
4.3.2 不同空速对催化性能的影响
4.3.3 不同甲苯初始浓度对催化性能的影响
4.3.4 不同水蒸气含量对甲苯的催化性能的影响
4.3.5 催化剂寿命分析
4.4 不同材料催化动力学初步分析
4.4.1 催化反应的反应速率
4.4.2 催化反应的活化能
4.5 本章小结
第五章 MnO2/EG复合材料在微波反应器中对甲苯的催化氧化研究
5.1 引言
5.2 不同材料在微波加热下的性能
5.3 不同反应条件对催化剂活性的影响
5.3.1 不同微波功率对直接降解甲苯的影响
5.3.2 不同负载量MnO2/EG对催化性能的影响
5.3.3 不同空速对催化性能的影响
5.3.4 不同甲苯初始浓度对催化性能的影响
5.3.5 不同水蒸气含量对甲苯的催化性能的影响
5.3.6 催化剂寿命分析
5.4 不同材料催化反应动力学初步分析
5.4.1 催化反应的反应速率
5.4.2 催化反应的反应活化能
5.5 微波加热与传统加热的对比分析
5.5.1 加热方式对不同催化剂活性的影响
5.5.2 加热方式对催化剂的耐水性能的影响
5.5.3 加热方式对催化反应活化能的影响
5.5.4 加热方式对催化剂寿命的影响
5.6 本章小结
总结与展望
总结
展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
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本文编号：3871285
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