负载型过渡金属氧化物催化剂催化分解臭氧性能研究
2021-08-15鹿靖麟倪长军汪明哲王树东
鹿靖麟,王 胜,赵 琨,王 婷,倪长军,汪明哲,王树东
(1.中国科学院 大连化学物理研究所,洁净能源国家实验室,辽宁 大连 116023;2.中国科学院大学,北京 100049)
平流层臭氧能吸收紫外线,保护生物免受辐射。然而,近地面臭氧会严重危害人类健康和动植物生长[1−9],从环境保护和人类健康的角度出发,高效臭氧消除技术的开发具有重要意义。目前,去除臭氧的方法主要有辐射分解法、热分解法、等离子体分解法、吸收吸附法以及催化分解法,其中,辐射分解法、热分解法、等离子体分解法[10,11]因高成本和低分解效率,限制其应用。而活性炭吸附法和化学吸收法,存在再生和废液处理等问题。
催化分解法可以实现低温下臭氧分解,方法简单而且分解效率高,是目前最有前景的臭氧分解去除技术,但是同时具有优良活性和稳定性的臭氧分解催化剂是研究的难点[12−17]。臭氧分解催化剂通常为活性炭、γ-Al2O3、分子筛负载贵金属(如钯、铂、金等)或过渡金属氧化物(如镍、锰、钴等)形成的负载型催化剂,或者是过渡金属氧化物催化剂。贵金属催化剂如Pd-Mn/SiO2-Al2O3催化剂[18]表现出优异的O3分解性能,已应用于车载臭氧净化器中。共浸渍的Pd、MnOx催化剂,由于Pd 和MnOx之间的协同作用,具有更高的臭氧分解活性。而贵金属高的成本限制了其广泛应用,所以过渡金属氧化物臭氧分解催化剂受到广泛关注。研究发现在过渡金属氧化物中,p 型半导体金属氧化物如MnO2、Co3O4、Fe2O3、NiO、CeO2和Ag2O等,比n 型半导体金属氧化物如CuO、V2O5、Cr2O3和MoO3等具有更高的臭氧分解活性[19],这可能是由于p 型半导体金属氧化物催化剂比n 型更容易接受电子[20]。……
