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不同制备方法对氧化铈结构及甲苯催化燃烧性能的影响

2021-02-24权燕红武朦朦赵金仙

燃料化学学报 2021年2期
关键词:物种催化剂

权燕红 ,苗 超 ,李 涛 ,王 娜 ,武朦朦 ,张 宁 ,赵金仙 ,任 军

(太原理工大学 煤科学与技术省部共建国家重点实验室培育基地,山西 太原 030024)

挥发性有机物(volatile organic compounds,VOCs)是形成PM2.5 和O3的重要前驱体,近年来成为一种广受关注的重要大气污染物[1]。在诸多VOCs处理技术中,应用较为广泛的主要包括燃烧法、吸附法和冷凝法,其中,燃烧法可将污染物转化为CO2和H2O 最终从环境中消除,具有处理效率高、副产物少、无二次污染等优势,因此,受到学术界和工业界的高度重视。与传统直接热力燃烧技术相比,催化燃烧技术采用催化剂降低反应活化能,起燃温度大幅降低,燃料使用量和设备制造成本减少,具有更广阔的应用前景和市场空间[2]。开发高效稳定的催化剂,使得有机废气尽量在更低的温度下发生燃烧,是催化燃烧技术的关键和核心。

催化燃烧VOCs 主要使用贵金属和过渡金属氧化物催化剂,贵金属(Pt、Pd 和Rh 等)催化剂活性很高,在较低温度下可实现VOCs 的高效分解,寿命较长但价格昂贵[3]。相比之下,开发价格低廉的过渡金属氧化物催化剂受到广泛关注。氧化铈含有丰富的Ce3+/Ce4+离子对以及 Ce3+Ce4+之间的快速可逆转化性能,因而显示出独特的氧化还原特性和极强的储氧能力,显著促进分子氧的吸附和活化[4],因此,作为活性组分或载体可以应用于VOCs 催化燃烧反应[5,6]。

研究者针对不同形貌CeO2的催化燃烧性能展开了大量研究,如Peng 等[7]通过控制水热合成条件得到不同形貌的CeO2(纳米棒、纳米颗粒、纳米立方体),分别负载Pt 后用于催化甲苯燃烧反应,发现以纳米棒CeO2为载体的催化剂表面氧空位浓度最高,催化活性最佳;……

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