超（亚）临界水热合成技术构建复合金属氧化物催化氧化甲苯的研究

发布时间：2017-10-16 05:42

  本文关键词：超（亚）临界水热合成技术构建复合金属氧化物催化氧化甲苯的研究

  更多相关文章： VOCs 催化燃烧 超(亚)临界水 贵金属 复合金属氧化物

【摘要】：在VOCs的众多处理技术中,催化燃烧技术因处理效率高、能耗低及无二次污染等优点成为最具应用前景的处理技术之一。催化燃烧技术的关键在于选用高效、适用的催化剂制备手段开发具有高活性及高稳定性的催化材料。本文基于一种新型、快速、绿色的制备技术——超(亚)临界水热合成技术(CHFS),开发了Pd、Pt双贵金属负载型催化剂以及Mn-Ce复合金属氧化物催化剂,并研究了超(亚)临界水环境对产物物化性质以及其甲苯催化燃烧性能的影响。首先,本文利用CHFS技术制备了Pd/NiO系列催化剂,并探究了其对甲苯的催化燃烧性能。研究结果显示,基于超(亚)临界水环境一步获得的Pd/NiO样品相比于传统浸渍法具有更高的比表面积及更佳的氧化还原性能,在甲苯催化燃烧应用中显示了更佳的催化活性,其在273℃就实现了对甲苯的完全降解。此外,论文还通过在CHFS制备过程中添加还原性助剂(甲酸)的方式实现对Pd的价态调控,获得了具有更多Pd(0)的样品,使其对甲苯完全降解温度从273℃降低到200℃。基于Pt的进一步修饰,sc-Pd-Pt/-NiO-R催化剂在更低温度(170℃)实现了对甲苯的完全降解,其在热稳定性测试中(170℃,连续50h),没有发现明显的活性下降且矿化率接近100%。其次,本文利用CHFS技术制备了Pt/CeO2系列催化剂,并探究了其对甲苯的催化燃烧性能。研究结果显示基于超(亚)临界水环境一步合成的Pt与Ce02之间存在强相互作用,在甲苯催化燃烧应用中显示了较佳的催化活性,其在225℃即实现了对甲苯的100%氧化。通过在CHFS制备过程中添加还原性助剂(甲酸)实现了对Pt价态调控,获得了具有更多Pt0的样品,其对甲苯的完全降解温度降低到175℃。基于Pd/NiO的复合改性,sc-Pd-Pt/CeO2-NiO(1:1)催化剂在更低温度(150℃)下实现了对甲苯完全降解,其在热稳定性测试中(250℃,连续50h),没有发现明显的活性下降且矿化率接近100%。最后,基于CHFS技术,本文还制备了M-Ce(其中M=Mn、Fe、Co、Ni)系列复合金属氧化物催化剂。通过元素筛选发现,Mn元素掺杂对Ce02的催化性能提升最为明显,其最优掺杂量为Mn/(Mn+Ce)=20%。该催化剂在240℃就实现了对甲苯的完全降解。此外,通过Mg的掺杂改性,可进一步提高催化剂的催化活性及热稳定性,使其对甲苯的完全降解温度从240℃降低到220℃,并在热稳定性测试中(220℃,连续50h),没有发现明显的活性下降且矿化率接近100%。
【关键词】：VOCs 催化燃烧 超(亚)临界水 贵金属 复合金属氧化物
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X701
【目录】：

• 致谢6-8
• 摘要8-10
• Abstract10-15
• 主要符号清单和术语表15-20
• 1 绪论20-22
• 2 文献综述22-39
• 2.1 VOCs处理技术及研究进展22-25
• 2.1.1 VOCs性质及危害22-23
• 2.1.2 VOCs处理技术及研究进展23-25
• 2.2 VOCs催化材料及研究进展25-28
• 2.2.1 贵金属催化剂26
• 2.2.2 过渡金属氧化物催化剂26-27
• 2.2.3 钙钛矿和六铝酸盐类催化剂27-28
• 2.3 催化剂的制备技术28-30
• 2.3.1 固相法28-29
• 2.3.2 液相法29-30
• 2.3.3 气相法30
• 2.4 超(亚)临界水热合成技术30-37
• 2.4.1 超(亚)临界水的定义及性质30-34
• 2.4.2 超(亚)临界水合成纳米材料的原理34-35
• 2.4.3 连续式超(亚)临界水热合成技术(CHFS)研究进展35-37
• 2.5 小结与展望37-39
• 3 实验材料、装置与分析测试方法39-47
• 3.1 实验试剂与仪器39-40
• 3.1.1 实验材料与试剂39-40
• 3.1.2 实验仪器40
• 3.2 连续式超(亚)临界水纳米材料制备系统(CHFS)40-43
• 3.2.1 CHFS系统构成及制备流程40-42
• 3.2.2 CHFS反应器及实验参数42-43
• 3.3 催化剂表征方法43-45
• 3.3.1 X射线衍射43
• 3.3.2 X射线光电子能谱43-44
• 3.3.3 电感耦合等离子体44
• 3.3.4 高分辨扫描透射电镜44
• 3.3.5 扫描电镜44
• 3.3.6 BET比表面积44
• 3.3.7 程序升温还原44
• 3.3.8 拉曼光谱44-45
• 3.4 甲苯催化氧化活性测试系统45-47
• 3.4.1 实验装置45
• 3.4.2 气相组分测定及活性评价45-47
• 4 CHFS法制备Pd负载的NiO催化剂47-65
• 4.1 NiO负载Pd体系催化剂制备47-48
• 4.2 NiO负载Pd体系催化剂表征48-53
• 4.2.1 物相分析48-49
• 4.2.2 比表面积分析49-50
• 4.2.3 氧化还原能力分析50-52
• 4.2.4 形貌分析52-53
• 4.3 NiO负载Pd体系催化剂催化燃烧甲苯活性评价53-55
• 4.4 sc-Pd/NiO催化剂改性及表征55-61
• 4.4.1 物相分析56-57
• 4.4.2 比表面积分析57
• 4.4.3 氧化还原能力分析57-58
• 4.4.4 形貌分析58-60
• 4.4.5 Pd元素价态分析60-61
• 4.5 改性催化剂催化燃烧甲苯活性评价61-63
• 4.5.1 甲苯催化燃烧活性对比61-62
• 4.5.2 改性后催化剂热稳定性及矿化率研究62-63
• 4.6 本章小结63-65
• 5 CHFS法制备Pt负载的CeO_2催化剂65-77
• 5.1 CeO_2体系催化剂制备65
• 5.2 CeO_2体系催化剂表征65-71
• 5.2.1 物相分析65-66
• 5.2.2 比表面积分析66
• 5.2.3 拉曼分析66-67
• 5.2.4 形貌分析67-69
• 5.2.5 氧化还原性能分析69-70
• 5.2.6 Pt元素价态分析70-71
• 5.3 CeO_2体系催化剂催化活性评价71-73
• 5.4 Pt-Pd/CeO_2-NiO复合体系73-75
• 5.5 本章小结75-77
• 6 CHFS法制备复合过渡金属氧化物催化剂77-88
• 6.1 材料制备77
• 6.2 元素筛选77-81
• 6.2.1 物相分析77-78
• 6.2.2 比表面积分析78-79
• 6.2.3 氧化还原性能分析79-80
• 6.2.4 催化燃烧甲苯活性评价80-81
• 6.3 Mn掺杂量的优化81-82
• 6.4 Mg掺杂对Mn/Ce复合氧化物的改性82-87
• 6.4.1 Mg掺杂比例的筛选82-84
• 6.4.2 Mn/Ce-Mg催化剂的制备及其催化性能84-87
• 6.5 本章小结87-88
• 7 结论与展望88-90
• 7.1 主要结论88-89
• 7.2 对未来的展望89-90
• 参考文献90-97
• 作者简介97

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘玉成;李峰;;新型CuO-ZnO-Al_2O_3复合金属氧化物的制备及其结构研究[J];工业催化;2008年10期

2 祝宝东;王鉴;董群;郭丽;王德秋;;复合金属氧化物催化丙烷选择氧化制丙烯酸[J];工业催化;2009年07期

3 周燕婷,李峰,杜以波,DGEvans,段雪;镁铝复合金属氧化物结构、催化性能及其在一步法制备醇醚醋酸酯中的应用[J];北京化工大学学报(自然科学版);2000年01期

4 张碧宇;王鹏;夏正伟;顾慧菊;鲍伟伟;黄向红;;钙钛矿型复合金属氧化物的研究进展[J];稀有金属与硬质合金;2010年04期

5 霍超,韩镇海;复合金属氧化物烟气脱硫的动力学研究[J];硫酸工业;1996年06期

6 张浩;吕君英;龚凡;;镍铁复合金属氧化物的制备与表征[J];应用科技;2006年05期

7 黄宝晟,李峰,张慧,矫庆泽,段雪,郝建薇;纳米双羟基复合金属氧化物的阻燃性能[J];应用化学;2002年01期

8 张铁珍,王鉴,董群,张海燕,贾云刚;丙烷选择氧化制丙烯酸复合金属氧化物催化剂的研究进展[J];江苏化工;2004年06期

9 宗源;张青红;顾莉琴;肖茹;王宏志;李耀刚;;纳米复合金属氧化物/聚酰胺6复合纤维的制备及性能[J];合成纤维;2013年03期

10 林培琰,伏义路;复合金属氧化物的活性表面[J];中国科学技术大学学报;1983年01期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 刘玉成;李峰;;新型CuO-ZnO-Al_2O_3复合金属氧化物的制备及其结构研究[A];第五届全国工业催化技术与应用年会论文集（上册）[C];2008年

2 郑伟;于振兴;张晓丽;付红英;张平;张宇航;胡信国;;复合金属氧化物对丙烷选择氧化制丙烯酸的研究[A];第十一届全国青年催化学术会议论文集（上）[C];2007年

3 谢江坤;晏乃强;瞿赞;黄文君;;新型复合金属氧化物的制备及其除汞性能研究[A];第七届全国环境化学大会摘要集-S05 大气污染与控制[C];2013年

4 范国利;邹鲁;李峰;;溶剂热合成微/介孔锌铝尖晶石型复合金属氧化物的研究[A];中国化学会第27届学术年会第01分会场摘要集[C];2010年

5 刘玉成;项顼;李峰;;层状前体法制备高分散CuO-ZnO-Al_2O_3复合金属氧化物[A];中国化学会第26届学术年会纳米化学分会场论文集[C];2008年

6 栗则;信跃龙;白玉;刘虎威;;锂镍钴锰复合金属氧化物在表面辅助激光解吸附质谱中的应用[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第38分会：质谱分析[C];2014年

7 王忠;曲振平;张鑫;范睿;王奕;;不同制备方法对铜铈锆复合金属氧化物上氨催化氧化性能的影响[A];第十四届全国青年催化学术会议会议论文集[C];2013年

8 范杰;;介孔复合金属氧化物在绿色催化中的应用及其组合开发方法[A];中国化学会第28届学术年会第1分会场摘要集[C];2012年

9 雷志轶;项顼;李峰;;杂化复合前体制备高比表面介孔MgO-Al_2O_3复合金属氧化物[A];中国化学会第26届学术年会纳米化学分会场论文集[C];2008年

10 郑伟;于振兴;张平;张宇航;付红英;张晓丽;胡信国;;丙烷选择氧化制丙烯酸复合金属氧化物催化剂的研究[A];第五届全国工业催化技术与应用年会论文集（上册）[C];2008年

中国博士学位论文全文数据库 前5条

1 黄蕾;杀菌活性金属氧化物分散状态及表面晶体缺陷控制和杀菌性能研究[D];北京化工大学;2007年

2 陈思如;金属有机骨架化合物制备复合金属氧化物和多孔碳材料的研究[D];吉林大学;2015年

3 邹鲁;尖晶石型复合金属氧化物功能材料的制备、表征及其性能研究[D];北京化工大学;2008年

4 顾智军;复合金属氧化物的可控制备、结构及其性能研究[D];北京化工大学;2008年

5 马宁;纳米含Mg复合金属氧化物制备、表征及催化性能研究[D];复旦大学;2003年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 马超;铝孟复合金属氧化物同步去除水体中砷氟的效能研究[D];西北农林科技大学;2015年

2 武佳;Co-M-Al复合金属氧化物薄膜制备及其选择性氧化性能[D];北京化工大学;2015年

3 檀东东;超（亚）临界水热合成技术构建复合金属氧化物催化氧化甲苯的研究[D];浙江大学;2016年

4 韩春华;微波辐射下用于PET催化解聚金属氧化物的制备及其催化作用研究[D];温州大学;2011年

5 朱佳;掺杂贵金属的铜基复合金属氧化物制备及催化性能研究[D];北京化工大学;2007年

6 孙亚伟;层状前体法制备铜基复合金属氧化物及其催化性能的研究[D];河北科技大学;2012年

7 刘玉成;层状前体制备多元复合金属氧化物及其催化性能[D];北京化工大学;2009年

8 肖芳;复合金属氧化物材料的电化学电容行为[D];新疆大学;2005年

9 许世超;复合金属氧化物的合成及催化窄分布聚醚研究[D];天津工业大学;2003年

10 翟朋达;可见光响应催化剂制备及其催化活性研究[D];河北科技大学;2013年

，

本文编号：1040950