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Mn-Zr 复合氧化物负载贵金属催化剂的氯乙烯催化燃烧性能

2021-11-15高奕吟王思雨郭杨龙

石油化工高等学校学报 2021年5期
关键词:物种催化剂

方 田,高奕吟,王思雨,王 丽,郭 耘,郭杨龙

(华东理工大学化学与分子工程学院工业催化所,上海200237)

氯代挥发性有机化合物(CVOCs)作为常用的有机合成原料、半成品以及溶剂,被广泛应用于工业生产中[1]。在聚氯乙烯(PVC)的工业生产过程中,会释放出大量含有低浓度氯乙烯(VC)的混合气体,这不仅会严重污染大气环境,造成全球变暖,而且会危害人体健康,导致致畸、致癌和致突变的“三致效应”发生。目前,催化燃烧可有效消除CVOCs,将其转化为 H2O、CO2、HCl 和 Cl2[2]。

氧化锰具有多种不同的氧化物形式,因而具有良好的氧化还原性能,展现出良好的低温氧化性能,在催化氧化中有着广泛的应用[3]。氧化锰用于CVOCs 的催化燃烧反应时,由于其全转化温度高,催化剂容易发生相变,如Mn2O3在温度超过90 ℃时就会逐渐转化为Mn3O4,为了提高Mn 基催化剂的热稳定性,可以引入具有优异稳定性的氧化物[4]。B.H.Zhao 等[5]将 ZrO2加 入 到 Mn2O3中 后 ,可 以 提 升催化剂的水热稳定性,800 ℃水热老化12 h 后仍保持 Mn2O3。J.B.Jia 等[6]在 α-MnO2中引入 ZrO2后,可以提升催化剂的热稳定性,在400 ℃稳定性评价12 h 后,MnO2仍然以 α 相存在。

催化氧化CVOCs 过程中,首先发生C-Cl 键的解离,从而生成解离的Cl 物种和含碳碎片(CxHy+1)[7]。解离的Cl 物种如果不及时被移除催化剂表面,使其在活性中心上累积,会导致催化剂化学状态发生变化[8]。解离的Cl 物种可以通过HCl 或者 Cl2的形式脱除,如 Q.G.Dai 等[9]在 CeO2中引入酸性氧化物VOx来提供丰富的B 酸性位,使CeO2活性位上的氯物种以HCl 形式释放,避免了其在活性中心上的累积。C.Wang 等[10]在Co3O4中引入贵金属Ru,使吸附在活性中心上的活性氯物种在较低的温度下转化为Cl2,脱离催化剂表面。……

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