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本论文通过硬模板法制备出高比表面积的介孔β-MnO2载体,使用沉淀-沉积法将贵金属Ag、Au、Pt和Pd负载在介孔β-MnO2上制备出贵金属负载型催化剂,通过XRD、BET、TPR等技术对其结构和织构进行了研究。以苯、甲醛、乙酸乙酯为代表,研究所制贵金属负载型介孔β-MnO2催化剂对VOCs的催化氧化性质。
通过硬模板法使用KIT-6作为硅模板制备介孔β-MnO2。通过XRD分析得出制备的β-MnO2完全复制了KIT-6的二维双连续Ia3d结构。其比表面积较高(170.5m2/g)。所制介孔β-MnO2催化氧化甲醛和乙酸乙酯的T90分别为233℃和178℃。其对苯的催化氧化活性表明,200℃为起燃温度,400℃时转化率为70%,介孔这种较好的催化氧化活性主要来自于其高比表面积和高的氧化还原性能。
使用沉淀-沉积法负载金催化剂,以NaOH做沉淀剂,制备了不同金负载量的催化剂。XRD分析表明,所制样品中存在金属态Au0,并且随着Au负载量的增加,其Au0颗粒大小增大。BET结果表明,所制样品均为介孔结构,随着负载的进行孔径略有下降,表明金粒子存在在氧化锰的孔道内,而不是在外表面。对于催化苯的活性看,7Au/MnO2的催化氧化活性最高,而5Au/MnO2的催化氧化活性最低。其催化活性的高低与xAu/MnO2的比表面积、Au颗粒大小和催化剂的还原性能密切相关。
使用沉积-沉淀法制备负载Ag催化剂,根据XRD分析,样品的介孔结构及化学组成没有被破坏,其中Ag是以金属态银Ag0存在的。负载Ag样品的孔容及孔径较载体略有下降。通过对甲醛的催化燃烧,没有经过还原处理的催化剂对于甲醛的催化氧化活性最好,而还原的样品中,随着还原程度的增加,催化活性随之增强。
使用沉淀-沉积法,通过不同还原计量的还原剂处理,制备了不同还原程度的Pt负载催化剂,通过XRD分析表明,Pt主要是以金属态Pt0存在的,并且分布均匀,没有完全阻塞介孔孔道。在对乙酸乙酯的催化氧化过程中,Pt-20B/MnO2的T50最低,说明金属态的Pt是提升催化活性的关键。Pt-0B/MnO2活性最低,可能与其Pt还原程度低,在催化剂表面存在氯元素有关。
使用沉积-沉淀法Pd负载催化剂,通过XRD结果表明,样品负载Pd后,催化剂依然保持载体的介孔结构,Pd主要是金属态Pd0存在。从催化乙酸乙酯的活性来看,随着还原程度增加,催化活性增加,表明还原态的Pd0可能更有利于活化VOCs气体。