超重力法制備銅錳催化劑及其催化燃燒甲苯性能的研究

牛家寶, 祁貴生, 陳 東, 郭 達

(中北大學 化學與化工學院, 山西 太原 030051)

0 引 言

揮發性有機物(VOCs)可對生態環境和人體造成重大危害, 是細顆粒物(PM2.5)污染、臭氧(O3)污染的重要前驅體, 加強VOCs治理是現階段控制O3污染的有效途徑[1-2]。目前, 催化燃燒法是VOCs治理方法中最有效的技術之一[3], 而VOCs催化燃燒技術的核心是催化劑, 制備催化燃燒活性高、起燃溫度低、穩定性好的催化劑一直是催化燃燒技術的研究熱點。催化燃燒反應所用催化劑一般分為貴金屬負載型催化劑和過渡金屬氧化物兩大類。貴金屬負載型催化劑(Pd、Pt、Ag、Au等)在低溫下具有較好的催化活性, 但由于貴金屬資源有限、價格昂貴以及催化劑高溫下易燒結、易積碳等缺點, 導致其不能大規模工業化應用[4-5]。因此, 科研人員對過渡金屬氧化物催化劑進行了重點研究, 其中, 銅和錳氧化物是廣泛研究與使用的過渡金屬復合氧化物催化劑之一。銅錳催化劑, 工業上又稱為霍加拉特(Hopcalite)催化劑, 最早研制就是用于VOCs去除, 具有極其重要的研究價值和實際應用價值[6]。然而, 銅錳催化劑在較低溫度下的活性很低, 因此, 制備低溫下具有高活性和高穩定性的催化劑仍然是當前研究的重點。

目前, 銅錳催化劑的制備方法主要有高溫固相法、溶膠凝膠法、浸漬法、液相共沉淀法等, 這些制備方法中液相共沉淀法由于工藝簡單, 條件可控, 周期短, 成本低, 已成為較理想的實驗室制備方法。2016年, 劉兆信[7]采用磁力攪拌器制備了不同銅錳比的銅錳復合催化劑, 發現銅錳物質的量比1∶2時催化燃燒性能最佳(t90=227 ℃)。……