银基催化剂上甲醛吸—脱附及催化氧化性能研究
发布时间：2020-12-05 14:43
甲醛（HCHO）是一种重要的室内污染物,对环境和人类健康造成极大危害,因此,甲醛的消除越来越成为人们的研究热点。催化氧化法是一种高效的甲醛去除方法,具有无二次污染,简单易操作、能耗低、工艺成熟等优点。相对廉价的银（Ag）催化剂被认为是一种具有较好发展潜力的甲醛催化氧化催化剂,但目前银催化剂对甲醛氧化的反应温度仍然偏高。因此,本论文通过载体优化、预处理条件调控和第二组分钴（Co）的添加等方式提高银催化剂对甲醛的低温氧化活性,并系统研究了甲醛在银基催化剂上的吸附-脱附行为以及催化剂结构与反应性能间的构效关系,得到的主要研究结果如下：（1）通过甲醛程序升温脱附曲线及甲醛吸附穿透曲线测定,研究了不同载体材料上甲醛吸附-脱附性能。研究结果表明,甲醛吸附容量与比表面积、孔容等孔参数密切相关。载体比表面积和孔容越大,甲醛吸附容量越大；孔径越小,孔径分布越窄,甲醛脱附越难。四种具有不同比表面积和孔道结构的载体上甲醛吸附-脱附性能结果表明,具有规则孔道结构、高比表面积的MCM-41介孔材料具有最强的甲醛化学吸附性能。并且,在Ag/MCM-41催化剂上,增加的甲醛低温吸附位点为银基催化剂上甲醛低温催化氧化...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：122 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
图目录
表目录
主要符号与縮写表
1 绪论
1.1 甲醛性质与危害
1.1.1 甲醛的性质
1.1.2 甲醛的危害
1.2 甲醛污染治理技术简介
1.3 甲醛催化氧化技术中催化剂研究进展
1.3.1 金属氧化物催化剂
1.3.2 贵金属催化剂
1.4 甲醛催化氧化反应机理研究进展
1.5 本论文的设计思路和研究内容
1.5.1 选题依据及研究意义
1.5.2 研究内容
2 实验部分
2.1 实验原料和仪器
2.2 催化剂甲醛反应活性评价
2.3 催化剂的表征
2.3.1 比表面积测试（BET）
2.3.2 X-射线衍射（XRD）
2.3.3 紫外-可见分光光度仪（UV-Vis）
2-TPR）"> 2.3.4 程序升温还原（H2-TPR）
2-TPD）"> 2.3.5 程序升温脱附（O2-TPD）
2.3.6 透射电镜测试（TEM）
2.3.7 元素分析（ICP-AES）
2.3.8 X射线光电子能谱（XPS）
2.3.9 程序升温脱附（TPD）和程序升温表面反应（TPSR）
2.3.10 原位红外测试（In situ FT-IR）
3 不同载体材料上甲醛吸附-脱附性能研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 材料制备
3.2.2 甲醛吸附穿透曲线测定
3.3 不同孔结构氧化铝材料上甲醛吸附-脱附性能研究
3.3.1 XRD表征结果
3.3.2 SEM表征结果
3.3.3 IR表征结果
3.3.4 BET表征结果
3.3.5 氧化铝孔结构形成的可能机制
3.3.6 氧化铝样品甲醛穿透曲线
3.3.7 氧化铝样品的甲醛脱附动力学
3.4 不同载体材料上甲醛吸附-脱附性能研究
3.4.1 BET表征结果
3.4.2 不同载体材料的甲醛穿透曲线
3.4.3 不同载体材料的甲醛程序升温脱附曲线（HCHO-TPD）
3.5 小结
4 Ag/MCM-41催化剂上甲醛催化氧化反应机理研究
4.1 引言
4.2 催化剂制备及表征
4.2.1 催化剂制备
4.2.2 甲酸盐定量
4.2.3 CO催化氧化反应活性评价
4.3 实验结果
4.3.1 甲醛程序升温表面反应实验（HCHO-TPSR）
4.3.2 原位红外实验结果（In situ FT-IR）
4.4 银催化剂上甲醛催化氧化行为路径讨论
2CO2（a）)"> 4.4.1 亚甲二氧基物种(H2CO2（a）)
（a）)"> 4.4.2 甲酸盐物种(HCOO-Ag（a）)
（a）)"> 4.4.3 吸附态CO物种(CO（a）)
（a）)"> 4.4.4 甲酸盐物种形成另一途径(HCOO（a）)
（a）)"> 4.4.5 分子吸附形式甲醛(HCHO（a）)
4.4.6 Ag/MCM-41催化剂上甲醛催化氧化反应机理推断
4.5 小结
5 氧气预处理对Ag/MCM-41催化剂上甲醛催化氧化反应性能的影响
5.1 引言
5.2 催化剂制备
5.3 催化剂表征结果
5.3.1 BET表征结果
5.3.2 广角XRD表征结果
5.3.3 TEM表征结果
5.3.4 UV-Vis表征结果
2-TPR表征结果"> 5.3.5 H2-TPR表征结果
5.4 甲醛表面反应活性测试（HCHO-TPSR）
5.5 甲醛吸附性能（HCHO-TPD和in situ FT-IR）
5.6 小结
6 双金属AgCo/APTES@MCM-41催化剂上甲醛催化氧化反应性能研究
6.1 引言
6.2 催化剂制备
6.3 催化剂表征结果
6.3.1 小角和广角XRD表征结果
6.3.2 TEM和HRTEM表征结果
6.3.3 BET表征结果
6.3.4 UV-Vis表征结果
6.3.5 XPS表征结果
2-TPR表征结果"> 6.3.6 H2-TPR表征结果
6.4 甲醛催化反应活性测试
6.5 小结
7 结论与展望
7.1 结论
7.2 创新点
7.3 展望
参考文献
作者简介
攻读博士学位期间科研项目及科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]CO oxidation over Co3O4/SiO2 catalysts:Effects of porous structure of silica and catalyst calcination temperature[J]. Jian Zheng 1,2,Wei Chu 1,2,Hui Zhang 3,Chengfa Jiang 2,Xiaoyan Dai 2 1.Key Laboratory of Green Chemistry and Technology of Ministry of Education and Department of Chemistry,Sichuan University,Chengdu 610064,Sichuan,China;2.Department of Chemical Engineering,Sichuan University,Chengdu 610065,Sichuan,China;3.Sichuan Provincial Research Institute of Safety Science and Technology,Chengdu 610012,Sichuan,China. Journal of Natural Gas Chemistry. 2010(06)
[2]载体对负载型金催化剂上甲醛催化氧化的影响[J]. 李洪芳,刘雪松,郭存霞,刘统,罗孟飞,鲁继青. 催化学报. 2009(10)
[3]Au/TiO2催化剂室温催化燃烧甲醛的研究[J]. 金佳佳,史喜成,王东辉,贾佳,吕丽,张泽廷,金君素. 北京化工大学学报(自然科学版). 2009(03)
[4]吸附反应型甲醛去除剂的研制[J]. 郭光美,李淑芳,段惠敏,李景印,王云清. 环境与健康杂志. 2007(01)
[5]氧化锰八面体分子筛纳米棒的合成及其催化甲醛低温氧化性能[J]. 唐幸福,黄秀敏,邵建军,刘俊龙,李永刚,徐奕德,申文杰. 催化学报. 2006(02)
[6]改性活性炭纤维对甲醛吸附性能的研究[J]. 蔡健,胡将军,张雁. 环境科学与技术. 2004(03)
[7]建筑和装饰材料的室内污染对人体危害及预防措施[J]. 罗道成,易平贵,陈安国. 中国安全科学学报. 2003(03)
[8]甲醛对小鼠精子毒作用实验[J]. 易建华,张敬华,高宇香. 工业卫生与职业病. 2000(05)
[9]甲醛对豚鼠肺巨噬细胞DNA的损伤作用[J]. 董红燕,刘君卓,陈冠英. 环境与健康杂志. 1998(06)
[10]甲醛职业暴露与胃癌关系的回顾性队列研究[J]. 刘金玲,崔毅,贾崇奇,杨淑仪,梁丽娟,路长明,杜庆丰,梁军. 中国慢性病预防与控制. 1998(04)
硕士论文
[1]以氧化锆柱撑粘土为载体的负载型金催化剂对甲醛氧化反应的研究[D]. 张雁冰.内蒙古大学 2006
[2]分子筛吸附剂对甲醛分子吸附性能的研究[D]. 李翠红.大连理工大学 2005
本文编号：2899615
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：122 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
图目录
表目录
主要符号与縮写表
1 绪论
1.1 甲醛性质与危害
1.1.1 甲醛的性质
1.1.2 甲醛的危害
1.2 甲醛污染治理技术简介
1.3 甲醛催化氧化技术中催化剂研究进展
1.3.1 金属氧化物催化剂
1.3.2 贵金属催化剂
1.4 甲醛催化氧化反应机理研究进展
1.5 本论文的设计思路和研究内容
1.5.1 选题依据及研究意义
1.5.2 研究内容
2 实验部分
2.1 实验原料和仪器
2.2 催化剂甲醛反应活性评价
2.3 催化剂的表征
2.3.1 比表面积测试（BET）
2.3.2 X-射线衍射（XRD）
2.3.3 紫外-可见分光光度仪（UV-Vis）
2-TPR）"> 2.3.4 程序升温还原（H2-TPR）
2-TPD）"> 2.3.5 程序升温脱附（O2-TPD）
2.3.6 透射电镜测试（TEM）
2.3.7 元素分析（ICP-AES）
2.3.8 X射线光电子能谱（XPS）
2.3.9 程序升温脱附（TPD）和程序升温表面反应（TPSR）
2.3.10 原位红外测试（In situ FT-IR）
3 不同载体材料上甲醛吸附-脱附性能研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 材料制备
3.2.2 甲醛吸附穿透曲线测定
3.3 不同孔结构氧化铝材料上甲醛吸附-脱附性能研究
3.3.1 XRD表征结果
3.3.2 SEM表征结果
3.3.3 IR表征结果
3.3.4 BET表征结果
3.3.5 氧化铝孔结构形成的可能机制
3.3.6 氧化铝样品甲醛穿透曲线
3.3.7 氧化铝样品的甲醛脱附动力学
3.4 不同载体材料上甲醛吸附-脱附性能研究
3.4.1 BET表征结果
3.4.2 不同载体材料的甲醛穿透曲线
3.4.3 不同载体材料的甲醛程序升温脱附曲线（HCHO-TPD）
3.5 小结
4 Ag/MCM-41催化剂上甲醛催化氧化反应机理研究
4.1 引言
4.2 催化剂制备及表征
4.2.1 催化剂制备
4.2.2 甲酸盐定量
4.2.3 CO催化氧化反应活性评价
4.3 实验结果
4.3.1 甲醛程序升温表面反应实验（HCHO-TPSR）
4.3.2 原位红外实验结果（In situ FT-IR）
4.4 银催化剂上甲醛催化氧化行为路径讨论
2CO2（a）)"> 4.4.1 亚甲二氧基物种(H2CO2（a）)
（a）)"> 4.4.2 甲酸盐物种(HCOO-Ag（a）)
（a）)"> 4.4.3 吸附态CO物种(CO（a）)
（a）)"> 4.4.4 甲酸盐物种形成另一途径(HCOO（a）)
（a）)"> 4.4.5 分子吸附形式甲醛(HCHO（a）)
4.4.6 Ag/MCM-41催化剂上甲醛催化氧化反应机理推断
4.5 小结
5 氧气预处理对Ag/MCM-41催化剂上甲醛催化氧化反应性能的影响
5.1 引言
5.2 催化剂制备
5.3 催化剂表征结果
5.3.1 BET表征结果
5.3.2 广角XRD表征结果
5.3.3 TEM表征结果
5.3.4 UV-Vis表征结果
2-TPR表征结果"> 5.3.5 H2-TPR表征结果
5.4 甲醛表面反应活性测试（HCHO-TPSR）
5.5 甲醛吸附性能（HCHO-TPD和in situ FT-IR）
5.6 小结
6 双金属AgCo/APTES@MCM-41催化剂上甲醛催化氧化反应性能研究
6.1 引言
6.2 催化剂制备
6.3 催化剂表征结果
6.3.1 小角和广角XRD表征结果
6.3.2 TEM和HRTEM表征结果
6.3.3 BET表征结果
6.3.4 UV-Vis表征结果
6.3.5 XPS表征结果
2-TPR表征结果"> 6.3.6 H2-TPR表征结果
6.4 甲醛催化反应活性测试
6.5 小结
7 结论与展望
7.1 结论
7.2 创新点
7.3 展望
参考文献
作者简介
攻读博士学位期间科研项目及科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]CO oxidation over Co3O4/SiO2 catalysts:Effects of porous structure of silica and catalyst calcination temperature[J]. Jian Zheng 1,2,Wei Chu 1,2,Hui Zhang 3,Chengfa Jiang 2,Xiaoyan Dai 2 1.Key Laboratory of Green Chemistry and Technology of Ministry of Education and Department of Chemistry,Sichuan University,Chengdu 610064,Sichuan,China;2.Department of Chemical Engineering,Sichuan University,Chengdu 610065,Sichuan,China;3.Sichuan Provincial Research Institute of Safety Science and Technology,Chengdu 610012,Sichuan,China. Journal of Natural Gas Chemistry. 2010(06)
[2]载体对负载型金催化剂上甲醛催化氧化的影响[J]. 李洪芳,刘雪松,郭存霞,刘统,罗孟飞,鲁继青. 催化学报. 2009(10)
[3]Au/TiO2催化剂室温催化燃烧甲醛的研究[J]. 金佳佳,史喜成,王东辉,贾佳,吕丽,张泽廷,金君素. 北京化工大学学报(自然科学版). 2009(03)
[4]吸附反应型甲醛去除剂的研制[J]. 郭光美,李淑芳,段惠敏,李景印,王云清. 环境与健康杂志. 2007(01)
[5]氧化锰八面体分子筛纳米棒的合成及其催化甲醛低温氧化性能[J]. 唐幸福,黄秀敏,邵建军,刘俊龙,李永刚,徐奕德,申文杰. 催化学报. 2006(02)
[6]改性活性炭纤维对甲醛吸附性能的研究[J]. 蔡健,胡将军,张雁. 环境科学与技术. 2004(03)
[7]建筑和装饰材料的室内污染对人体危害及预防措施[J]. 罗道成,易平贵,陈安国. 中国安全科学学报. 2003(03)
[8]甲醛对小鼠精子毒作用实验[J]. 易建华,张敬华,高宇香. 工业卫生与职业病. 2000(05)
[9]甲醛对豚鼠肺巨噬细胞DNA的损伤作用[J]. 董红燕,刘君卓,陈冠英. 环境与健康杂志. 1998(06)
[10]甲醛职业暴露与胃癌关系的回顾性队列研究[J]. 刘金玲,崔毅,贾崇奇,杨淑仪,梁丽娟,路长明,杜庆丰,梁军. 中国慢性病预防与控制. 1998(04)
硕士论文
[1]以氧化锆柱撑粘土为载体的负载型金催化剂对甲醛氧化反应的研究[D]. 张雁冰.内蒙古大学 2006
[2]分子筛吸附剂对甲醛分子吸附性能的研究[D]. 李翠红.大连理工大学 2005
本文编号：2899615
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