Cr基催化劑上VOCs催化氧化性能研究.pdf

1、催化燃燒是一種能耗低、處理效率高的有機(jī)廢氣(VOCs)治理方法,該法因設(shè)備簡(jiǎn)單,不易形成Nox二次污染等優(yōu)點(diǎn)在當(dāng)前VOCs處理技術(shù)中備受關(guān)注。其中催化劑是VOCs催化燃燒技術(shù)的核心。含氯有機(jī)廢氣是較難處理的一類(lèi)廢氣,目前報(bào)道的含氯有機(jī)廢氣凈化催化劑需要的反應(yīng)溫度較高、而且使用壽命較短,因此迫切需要提高催化劑的性能。對(duì)于含氯有機(jī)廢氣的處理,通常采用Cr基催化劑。Cr基催化劑對(duì)含氯有機(jī)廢氣有較高的催化性能,但是對(duì)碳?xì)浠衔镉袡C(jī)廢氣的催化性能

2、卻不高。然而工業(yè)排放廢氣往往是多種VOCs同時(shí)存在,即除了含氯有機(jī)物外,還有芳烴、酯、醇等。因此,開(kāi)發(fā)對(duì)含氯有機(jī)物、含氧烴和芳烴有機(jī)物均具有高催化性能的催化劑,以滿足工業(yè)有機(jī)廢氣處理的需要,是本論文的研究目標(biāo)。獲得如下研究結(jié)果:
　　 1.采用沉積沉淀法制備了不同Cr含量的CrOx/ZrO2催化劑,并考察了該催化劑對(duì)CH4氧化的催化性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,催化劑中Cr物種以晶相Cr2O3形式存在,而載體ZrO2以單斜相為主。隨著焙燒

3、溫度升高,催化劑中ZrO2和Cr2O3的晶粒明顯增大。Cr2O3和ZrO2之間的相互作用使得雙組分CrOx/ZrO2催化劑的比表面積大于相應(yīng)的單組份催化劑。催化劑對(duì)CH4氧化性能隨著Cr含量的提高而增強(qiáng),Cr含量20％時(shí)催化劑的活性最高,CH4完全轉(zhuǎn)化溫度為450℃。進(jìn)一步增加Cr含量催化活性下降是由于Cr2O3晶粒增大的緣故。
　　 2.通過(guò)對(duì)CrOx/Al2O3催化劑的XRD和Raman表征,發(fā)現(xiàn)催化劑中大部分的Cr物種以晶

4、相Cr2O3形式存在,少量以非晶相或高分散的高價(jià)態(tài)形式存在。催化劑對(duì)CH2Cl2的催化反應(yīng)結(jié)果顯示,Cr含量為20％時(shí)催化劑表現(xiàn)出較高的氧化活性和反應(yīng)穩(wěn)定性,CH2Cl2的完全轉(zhuǎn)化溫度為350℃。從NH3-TPD表征結(jié)果可知,Cr負(fù)載增加的同時(shí)提高了催化劑的表面酸性,而且負(fù)載20％Cr使表面酸性增加量最大。綜合活性測(cè)試和表征結(jié)果,我們認(rèn)為催化劑中高價(jià)態(tài)Cr物種是催化氧化CH2Cl2的活性相,且催化劑表面酸中心有利于CH2Cl2的氧化。<

5、br>　　 3.通過(guò)對(duì)照CrOx-ZrO2、Pd/ZrO2和Pd/CrOx-ZrO2催化劑對(duì)CH2CL2、乙酸乙酯和甲苯的催化性能和表征結(jié)果,發(fā)現(xiàn)CrOx-ZrO2對(duì)CH2Cl2和乙酸乙酯的氧化性能高于對(duì)甲苯的氧化性能,而Pd/ZrO2對(duì)甲苯表現(xiàn)出較好的氧化性能;雙組份Pd/CrOx-ZrO2催化劑對(duì)三種反應(yīng)物都表現(xiàn)出較高的催化性能。BET測(cè)試和NH3-TPD表征結(jié)果顯示,Pd和Cr的添加增大了催化劑的比表面積,提高了催化劑的表面酸性