溶胶凝胶法制备Cu-Mn双金属复合氧化物及其催化降解甲苯
2019-12-21豆宝娟赵慧琦赵晨晨闫宁娜郝庆兰
豆宝娟,赵慧琦,赵晨晨,闫宁娜,郝庆兰
(天津科技大学化工与材料学院,天津 300457)
大气中的挥发性有机污染物(volatile organic compounds,VOCs)不仅严重危害人体健康[1],而且还是空气中光化学烟雾和细颗粒物(PM2.5)的前驱物质,严重污染生态环境.随着我国工业的快速发展,VOCs 的排放量逐年增加.近年来,我国在《中华人民共和国环境保护法》和《中华人民共和国大气污染防治法》等法规中新增了对VOCs 排放的限制[2]. 甲苯作为VOCs 工业排放的典型物质,排放企业众多,排放量居高不下,造成严重污染.催化氧化法作为末端处理VOCs 的有效方法之一[3],具有起燃温度低、净化效率高、无二次污染等优点[4].
过渡金属成本低,毒性小,可替代贵金属作为催化氧化VOCs 的催化剂[5-6].利用过渡金属Cu-Mn 间的相互作用,制备Cu-Mn 双金属复合氧化物催化剂,有利于提高催化剂降解VOCs 的活性[7-9].添加储氧释氧能力高的和热稳定性强的可改善过渡金属复合氧化物的活性和稳定性.Tang 等[11]和Lu 等[7]制备的MnCeOx和Cu-Mn-Ce 复合氧化物催化剂完全降解甲苯的温度分别为245 ℃和220 ℃.对比发现:多金属复合有利于减少副产物的产生;Cu 比Mn 更易进入CeO2晶格中形成固溶体.
采用生物基材料替代化学造孔剂(草酸(OA)或乙二醇(EG))也可制备复合氧化物催化剂[11-12].细菌纤维素(BC)作为一种新型的生物质原料,具有多孔性、亲水性和较大的比表面积[13].Yang 等[14]用细菌纤维素作模板剂合成的La2CuO4纳米晶体催化剂在甲烷重整实验中呈现出优异的催化活性.但采用BC作为溶胶凝胶法的造孔剂制备复合……
