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催化燃燒中的金屬氧化物載體

返回列表 瀏覽量:1337 發布日期:2020-09-09 21:09:34【

  鈦白粉和氧化鋁因其比表麵大、耐高溫、成(chéng)本低等優點,在許多研(yán)究領域都被用作常用的輔助材料,常用作貴金屬催化(huà)劑的載體。由於CeO2中(zhōng)Ce3+和Ce4+中間相(xiàng)互(hù)轉換,具有極強的儲存和釋放氧氣(qì)的功能,因此,稀土(tǔ)金(jīn)屬鈰的金屬氧(yǎng)化物也常被用作催化劑的載體,在催化點燃工(gōng)業中具有廣闊的應用(yòng)前景。

  氫氧載體的類型、形態結構和融合方法以及貴金屬(shǔ)活性成分都可能對催化性能造成危害。用不同負載量的貴(guì)金屬如Cao等進行Pt、Pd、Ru,對其催化二氯甲烷進行了科(kē)學(xué)研究。科研結果表明,在超低溫條件下,催化劑對二氯甲(jiǎ)烷的催化活性排序為:Pd/TiO2>Pt/TiO2>Ru/TiO2。最初,Pd/TiO2顯示了良好(hǎo)的催化活性,但隨(suí)著時間(jiān)的(de)推移,對CO2的選擇性下降;Pt/TiO2隨著(zhe)溫度的升高,對CO2的選擇性下(xià)降更(gèng)加明顯;而Ru/TiO2則主要表現為催化活性的(de)高度可靠。通(tōng)過(guò)對Pd/TiO2、Pt/TiO2和Pt/TiO2的分析發現,催化過程(chéng)中碳積累和積氯的情況(kuàng)完全不同,改變了貴金屬(shǔ)的價態分布,促使高價態Pd4+,Pt4+增加,廉價態Pd起(qǐ)催化作用,Pt下降;Ru/TiO2催(cuī)化劑中,RuO2能合理地去除副產物氯,除此之外,Ru/TiO2直徑很大,有利於(yú)分析整個空氣氧化過(guò)程中的副產物,抑製催化劑(jì)的降解。單質貴金屬催化劑雖然主要表現出較高的活性(xìng),但當貴金屬相互融合後構成的耐磨鋼管催化(huà)劑仍能產生較強的協同作用,可(kě)明顯提高(gāo)其催化性能。以CeO2為載體製備的(de)Au-Pd/CeO2耐磨鋼管催化(huà)劑對二甲苯的(de)催化性能明顯高於(yú)單用貴金屬催化劑,其原因是Au的加入促進了Pd0的比重的提高,進而(ér)提高了催化性能。由於載體本身獨特的物理特性,當載體負載貴(guì)金屬時,會產生不同水平的相(xiàng)互作用,進而主要表現出不同的催化性能(néng)。研究了二氯(lǜ)甲烷在貴金(jīn)屬Pt-負載到不同氫氧化物(α-Al2O3,TiO2,CeO2)上的催化性能,發現Pt/Al2O3的催化活性最高,這可能(néng)是(shì)因為它(tā)的Lewis酸和(hé)Br?酸堿結構域較多,有利於正中間體CH2O和CH3Cl的轉化;Pt/CeO2選擇性較好,這可能是由(yóu)於CeO2載體本身具有較強(qiáng)的氧化能力和(hé)良好的氧活性所致。通過改變載體的(de)外形(xíng)構(gòu)造,可以控製催化劑(jì)比表麵積、曝露晶向等,從而(ér)危害到催化劑活性區域的曝露、超低溫氧化性能和氧傳遞速度。Qin等[31]選(xuǎn)擇(zé)浸漬法使Ag負載CeO2(CeO2納米技術正(zhèng)方體,CeO2-c,CeO2-r,CeO2納米(mǐ)技術棒,CeO2-r)和CeO2納米技術正八麵體(CeO2-o,CeO2-o,CeO2-o)上的乙酸丁酯進行(háng)空(kōng)氣催(cuī)化氧化(huà),發現Ag/CeO2-c具有(yǒu)較高的催化性能,這是(shì)由於形效作用所致,它的Ag0成分高(gāo),Ce3+/Ce4+比例大,更多的表層(céng)吸氧是由於(yú)它(tā)的催化性能優良所致。值得注意的是,實際催化效果主要表現為較好的氫(qīng)氧(yǎng)化物,不一定就是適宜載重(chóng)貴金屬催化劑的載體。除對負載(zǎi)型催化劑的催(cuī)化性能進行考察外,還對未負載的催化劑的有機化學(xué)特性進行了剖析。對CeO2-c,CeO2-r,CeO2-o來說(shuō),CeO2-r催化的實際效果最好,而Ag/CeO2-c催化的實際效果最好,這主(zhǔ)要是因為載體與活性(xìng)成分之間存在不(bú)同程度的相互作用。

  雖(suī)然負載型貴金屬催化劑的催化性能早已(yǐ)具有極(jí)強的超低溫催(cuī)化性(xìng)能,但是(shì)針對製藥(yào)行業的工業廢氣(qì)成分複雜、耗水量大的特(tè)點,還可以(yǐ)根據對載體或(huò)活性成分進行(háng)改性的方法進(jìn)一步提高催化性能。在Chen等人的實驗中,用CeO2-Al2O3和氫氧化物作為載體負載貴金屬Pt,對二氯甲烷的催化空氣氧化性進行了科(kē)學研究。科學家(jiā)們發現,在催化劑表麵添(tiān)加碳元素後(hòu),催化劑的酸堿性會下降(jiàng),但是由於CeO2優異的儲存(cún)和釋(shì)放氧的能力,貴金屬在CeO2和CeO2之間的固溶體(tǐ)會促使原料氧化,而這種固溶體主要是由於CeO2具有優異的催(cuī)化性(xìng)能,在與二氯甲烷轉(zhuǎn)換(huàn)速率為50%時,T50溫度為312℃。以Pd為(wéi)活性組分(fèn),Mn為改性劑,製備出(chū)Pd-Mn/TiO2催化劑,並對其催(cuī)化甲苯空氣氧化性進行了科學研究。科研數據表明,與單一活性組分相比,Pd-Mn/TiO2催化劑的催化活性有顯著提高,而Pd0.01Mn0.2/TiO2的催化活性最好,分別為210℃和236℃。其原因在於Pd0.01Mn0.2/TiO2中價格態Mn的(de)組分較高,另外催化劑中Pd0的組分為75.5%,兩者(zhě)都會產生電子轉移作用,促使催化劑吸氧(yǎng)提高,具有良好的催化性能。上述結果(guǒ)表明,適當的金屬材料(liào)改性劑加入到催化劑中,可改變催化劑的正離子價態,提高貴金屬顆粒的分布(bù),從而改善了催化劑的性能。

  

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