HZSM-5負(fù)載過渡金屬氧化物催化氧化二氯甲烷實驗研究.pdf

1、揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)是主要的大氣污染物之一，會誘發(fā)一系列環(huán)境與健康問題，其處理已經(jīng)迫在眉睫，而含氯揮發(fā)性有機(jī)物(CVOCs)是其中危害更大、更難處理的一類污染物。在眾多的處理技術(shù)中，催化氧化法因其效率高、能耗低、二次污染少等優(yōu)點，逐漸得到人們的青睞。CVOCs催化分解過程中產(chǎn)生的氯物種可能引發(fā)催化劑氯中毒，使得催化劑的穩(wěn)定性顯得尤為重要。本文基于催化劑酸性與氧化還原性協(xié)同的原理，以HZSM-5為載體，負(fù)載過渡金屬氧化物，著重研究了其

2、對于二氯甲烷的催化氧化的穩(wěn)定性，考察了催化劑的積氯與積碳現(xiàn)象，并闡述了二氯甲烷降解機(jī)理;在此基礎(chǔ)之上研究了不同負(fù)載量條件下Cr-O/HZSM-5催化劑活性以及產(chǎn)物選擇性的變化規(guī)律，以期為高性能催化劑的開發(fā)提供理論指導(dǎo)。
　　本文首先分別制備了HZSM-5負(fù)載的三種典型過渡金屬(Cr、Fe、Cu)氧化物催化劑，研究了其在320℃下催化氧化二氯甲烷的穩(wěn)定性，結(jié)果顯示三種催化劑有著截然不同的穩(wěn)定性表現(xiàn):Cr-O/HZSM-5催化劑穩(wěn)定性

3、表現(xiàn)良好，沒有出現(xiàn)失活，而Fe-O/HZSM-5與Cu-O/HZSM-5都出現(xiàn)了不同程度的失活。通過反應(yīng)前后的催化劑表征研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)e催化劑失活主要是因為大量的積碳，而Cu催化劑的失活原因主要是催化劑表面氯富集，生成了穩(wěn)定的Cu(OH)Cl物種。我們進(jìn)一步推斷了二氯甲烷在HZSM-5負(fù)載過渡金屬氧化物催化劑上的降解路徑，闡述了Fe-O/HZSM-5催化劑上產(chǎn)生大量氣相CH3Cl以及嚴(yán)重積碳的產(chǎn)生原因，即為酸性位點沒有很好與表面活性氧物種

4、形成協(xié)同作用。
　　隨后，論文對穩(wěn)定性良好的Cr-O/HZSM-5催化劑體系進(jìn)行了優(yōu)化研究。研究結(jié)果顯示，隨著Cr的負(fù)載量的提高，催化劑表面酸性逐漸減弱，而氧化還原能力呈現(xiàn)先增強(qiáng)后減弱的變化規(guī)律。表面酸性和氧化還原能力都影響著催化活性和產(chǎn)物選擇性。2 wt.％的樣品因為其具有比較強(qiáng)的酸性以及最多的Cr(Ⅵ)含量所以表現(xiàn)出最優(yōu)的催化活性。對于二氯甲烷的催化氧化，在表面酸性太強(qiáng)的情況下，會由于過強(qiáng)的解離吸附能力而導(dǎo)致部分中間產(chǎn)物不能被