江建军,喻家欢,邹 建,李 强,管国锋

(1.南通醋酸纤维有限公司,江苏 南通 226008;2.南京工业大学 化工学院,江苏 南京 211800)

化工生产过程中产生的有机废气中含有大量的挥发性有机化合物(VOCs),若不加治理直接排放,会对生态环境和人类健康造成严重影响[1-3]。在所有VOCs处理技术中,催化燃烧法具有处理效率高、无二次污染等优点,已成为研究的热点[4-10]。

催化燃烧的核心在于催化剂的开发。过渡金属氧化物具有多变的价态、低廉的价格、较好的热稳定性等优点,具有替代贵金属催化剂的潜力,已逐渐成为该领域研究的热点[11-15]。常用的非贵金属催化剂有Fe2O3、MnOx、Co3O4和CuO[16-19]等,但是与商用贵金属催化剂相比其活性仍有较大差距。通过构筑复合金属氧化物,可实现催化活性的提升。Wang等[20]采用水热合成法制备了Co3-xMnxO4(x=0.75、1.0、1.5)复合金属氧化物,结果表明通过调控不同n(Co)/n(Mn)比可制得薄片状、花状和蒲公英状的催化剂,Co与Mn之间的相互作用增加了催化剂表面氧物种的数量,提高了催化剂的活性。Chen等[21]将CeO2引入MnOx中,提升催化剂的低温还原性和晶格氧迁移速度,提升了其催化燃烧甲苯的性能,其甲苯转化率为50%时的反应温度(T50)和甲苯转化率为90%时的反应温度(T90)分别为226和239 ℃。而目前通过铁锰之间的相互作用提升催化剂活性的报道较少。

基于上述分析,采用水解-氧化还原法制备了不同铁锰摩尔比的复合金属氧化物催化剂xMn1Fe (x=3、4、5和6),并以甲苯催化燃烧为探针反应,考察了不同铁锰摩尔比、空速对催化剂性能的影响,并通过一系列表征探讨催化活性与物理化学性质之间的关系。……