堇青石陶瓷蜂窝涂载非贵金属复合氧化物催化剂的VOCs催化燃烧性能研究

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挥发性有机化合物VOCs是大气污染的主要来源之一。在众多处理技术中,催化燃烧法是消除VOCs的最有效方法之一,具有设备简单、能耗低、消除效果好、无二次污染等特点。为了克服传统的Al2O3涂层制备工艺复杂、成本高等缺点,本研究探索一种工艺简单、性能优良、并且对环境友好的直接在堇青石蜂窝陶瓷上负载过渡金属氧化物催化剂的制备方法。运用XRD、H2-TPR、SEM等方法对催化剂进行了详细的表征。考察了催化剂对甲苯和乙酸乙酯的催化活性。采用浸渍法在堇青石蜂窝载体上涂载了Cu-Mn复合氧化物催化剂,并探索了制备方法、助剂Ag和K对催化剂的性能影响。研究表明,采用直接浸渍法制备的催化剂,适量Mn2O3的生成有利于催化氧化活性的提高,Cu和Mn负载量分别为2%和8%时有较高的催化活性。当Ag部分取代Cu-Mn催化剂中的Mn后,催化剂的活性和热稳定性明显提高,Cu、Mn和Ag负载量分别为2%、6%和2%时,催化活性最高,在反应温度为220℃时,甲苯已经完全氧化。而K的引入则抑制了其催化性能。且该方法所制催化剂具有活性组份复合氧化物负载牢固等优点。同时研究发现环境友好法制备的催化剂具有和用直接浸渍法制备的催化剂相似的催化性能。以La2O3、Mn(NO32为基本原料,掺杂一些稀土等非贵重金属元素,采用直接浸渍法制备了La-Mn复合氧化物系列催化剂。考察了催化剂的焙烧温度等因素对甲苯催化燃烧性能的影响。结果表明,800℃焙烧的LaMnO3/Cord催化剂有较高的甲苯催化燃烧性能;稀土Ce助剂能提高催化剂的活性,当Ce:La=1:1(molar ratio)时催化剂效果最佳,260℃时甲苯转化率达97%以上。
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