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CeMn氧化物催化剂的制备及其对甲苯的催化降解性能

2021-04-25杨玉玲周家斌张天磊丁丽丹刘文博

化工环保 2021年2期
关键词:物种催化剂

杨玉玲,周家斌,张天磊,丁丽丹,刘文博

(西南石油大学 化学化工学院,四川 成都 610500)

挥发性有机物(VOCs)是一类重要的空气污染物,会对生态环境造成一定危害[1-3]。催化燃烧是常用的VOCs处理技术之一,其关键在于催化剂的选择,常用的催化剂主要有贵金属催化剂[4]和非贵金属氧化物催化剂[5],其中最常见的是过渡金属氧化物和稀土氧化物催化剂[6-7]。尽管贵金属催化剂在VOCs催化降解方面效果显著,但因其价格昂贵、易中毒失活,使得该类催化剂无法大规模应用。目前,活性高、价格便宜、来源丰富的非贵金属氧化物材料已成为VOCs催化领域的研究热点[8]。锰氧化物具有良好的氧流动和氧储存能力[9-10],稀土氧化物CeO2表面具有丰富的氧空位[11],它们均展现出较好的低温催化活性。WANG等[12]通过水热法合成了CexMn1-x氧化物,CHEN等[13]通过氧化还原共沉淀法合成了CeMn氧化物,它们均具有很好的催化降解VOCs的性能。

本研究采用草酸沉淀法制备了CeMn氧化物催化剂,通过XRD、SEM、XPS等表征了催化剂的理化性质,探讨了其对甲苯的催化降解性能。

1 实验部分

1.1 材料和试剂

乙酸铈、乙酸锰、乙醇、草酸:均为分析纯。

1.2 催化剂的合成

将适量的乙酸铈和乙酸锰溶解在10 mL乙醇中,于80 ℃强烈搅拌下与草酸溶液(0.24 mol)混合。在80 ℃搅拌反应30 min,离心收集沉淀,用蒸馏水和乙醇洗涤数次,于80 ℃干燥12 h,于450 ℃煅烧3 h。

分别按照n(Ce)∶n(Mn)为1∶0,1∶1,1∶2,1∶3,2∶1,0∶1合成了一系列CeMn氧化物催化剂,分别计作CeO2,Ce1Mn1,Ce1Mn2,Ce1Mn3,Ce2Mn1,MnOx。

1.3 表征方法

采用美国布鲁克公司D8 Advance型单晶X射线衍射仪(XRD)对催化剂表面晶体结构进行分析;采用日本电子株式会社的JEM-7500F型场发射扫描电子显微镜(SEM)附加X-maxN80型能谱仪表征催化剂的形貌;……

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