Co基催化剂上甲苯催化燃烧的研究

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贵金属催化剂催化燃烧挥发性有机物(VOCs)：活性组分、载体性质等的影响

贵金属催化剂催化燃烧挥发性有机物(VOCs)：活性组分、载体性质等的影响讨论背景：挥发性有机物(volatile organic compounds，VOCs)是指常温下沸点为50～260 ℃的一系列有机化合物，是重要的大气污染物。

VOCs不仅参加光化学烟雾的形成，还可导致呼吸道和皮肤刺激，甚至诱使机体产生癌变，对环境和人体健康构成了很大威逼。

因此，VOCs处理技术日益受到重视。

已开展应用的VOCs处理技术包括汲取法、吸附法、冷凝法、膜分别法、生化法、低温等离子体法、光催化氧化法、直接燃烧法和催化燃烧法等。

其中，催化燃烧法可以处理中、低浓度的VOCs，在相对较低的温度下实现催化氧化，降低了能耗，削减了二次污染物的排放，目前已成为消退VOCs最重要的技术之一。

催化剂的设计合成是催化燃烧技术的关键。

贵金属因优异的低温催化活性和稳定性而受到讨论者的广泛关注。

贵金属价格昂贵，储量稀缺，为提高其使用效率，通常将贵金属负载到载体上，得到负载型催化剂。

本文讨论了近期贵金属催化剂对VOCs催化燃烧的文献报道，从活性组分、载体两方面对最新的成果进行综述，将为今后催化燃烧VOCs的讨论供应肯定参考。

一摘要催化燃烧技术是目前处理挥发性有机物(VOCs)最有效的技术之一。

在用于催化燃烧VOCs的催化剂中，贵金属因其优异的催化活性而受到众多关注。

从活性组分和载体两方面，对贵金属催化剂催化燃烧VOCs的最新报道进行综述。

目前，催化剂活性组分的讨论重点在于铂、钯、金等单组分贵金属的改性和双组分贵金属的设计合成；对载体的讨论主要涉及酸性、孔结构以及载体与金属的强相互作用。

将来还需进一步提名贵金属催化剂的抗中毒性能。

二活性组分贵金属催化剂通常以Pt、Pd、Au等金属作为活性组分，其中对Pt、Pd的讨论起步较早，对Au的讨论也在近几年内得到了更多关注。

表1总结了近期关于贵金属催化剂的讨论成果。

1.Pt催化剂总体上看，Pt催化剂对苯、甲苯具有较高的催化燃烧活性，在处理含氯VOCs时有更高的CO2选择性，但难以催化氧化乙酸乙酯，且易受CO中毒的影响。

催化燃烧VOCs的三种过渡金属催化剂的活性比较_郭建光

华南理工大学学报(自然科学版)第32卷第5期Journal of South China University of TechnologyVol .32　No .52004年5月(Natural Science Edition )May 2004文章编号:1000-565X (2004)05-0056-04催化燃烧VOCs 的三种过渡金属催化剂的活性比较＊郭建光1　李　忠1　奚红霞1　何余生1　王伯光2(1.华南理工大学化学工程研究所,广东广州510640;2.广州市环境检测中心站,广东广州510030)摘　要:利用浸渍法将过渡金属硝酸盐溶液沉积在γ-Al 2O 3上,通过焙烧制得三种过渡金属氧化物催化剂CuO /γ-Al 2O 3、CdO /γ-Al 2O 3和NiO /γ-Al 2O 3.通过催化燃烧销毁乙醇、丙酮和甲苯的实验,对催化剂活性进行了评价.实验结果表明,在催化剂作用下,三种挥发性有机化合物VOCs 催化燃烧的起燃温度和完全燃烧温度都明显低于它们的燃点,其中CuO /γ-Al 2O 3催化剂的催化活性优于CdO /γ-Al 2O 3和NiO /γ-Al 2O 3催化剂,它对丙酮、乙醇和甲苯的催化起燃温度分别是180,190和230℃,另外对于催化燃烧VOCs ,挥发性气体分子的极性越大就越容易被氧化.关键词:过渡金属;催化剂;催化燃烧;挥发性有机物中图分类号:TQ 032.41 文献标识码:A　收稿日期:2003-10-20＊基金项目:国家自然科学基金资助项目(20176012);教育部博士点基金项目(20020561010);广东省科技攻关计划项目　作者简介:郭建光(1978-),男,博士生,主要从事环境与化学工程的研究.E -mail :jgguo @scut .edu .cn 挥发性有机化合物(VOCs )是一类主要的空气污染物,给人类的生命和健康以及环境带来严重的危害[1,2].目前VOCs 的处理技术主要有吸附[3,4]、吸收、冷凝[5]、膜分离[6]、光催化降解[7]、生物降解[8]、等离子体技术[9,10]和催化燃烧技术等.催化燃烧技术最显著的优点就是能够在很低的浓度(小于1%)下进行操作,以及相对于热力燃烧而言具有更低的操作温度.这些优点和节能的特性使之成为目前最有应用前景的VOCs 销毁方法之一.在催化燃烧技术中,催化剂是关键,其性能的优劣对销毁效率和能耗有着决定性的影响.在催化燃烧中用得较多的催化剂是贵金属催化剂,如Pt ,Pd ,Au 和Rh 等是典型的贵金属催化剂[11～13].这类催化剂通常负载在载体上,其活性高,选择性好,但是价格昂贵,并且容易中毒.因此寻找价格低廉、催化活性较好的催化剂是催化燃烧技术得以广泛应用的关键.本研究利用浸渍法将Cu ,Cd ,Ni 三种过渡金属的硝酸盐溶液浸渍在γ-Al 2O 3颗粒上,经过焙烧制备得到三种金属氧化物催化剂,通过对乙醇、丙酮和甲苯这3种VOCs 气体进行催化燃烧,来考察反应的起燃温度和完全燃烧温度,从而比较三种催化剂的催化活性.1　实验1.1　实验材料和仪器乙醇、丙酮和甲苯为分析纯;硝酸铜、硝酸镉和硝酸镍为化学纯,γ-Al 2O 3(美国Merck 公司).FA /JA 系列上皿电子天平(上海精密科学仪器有限公司天平仪器厂);DF -101B 集热式恒温磁力搅拌器(浙江乐清市乐成电器厂);GC112型气相色谱仪(上海仪器分析总厂);ASAP2010M 快速比表面测定仪(美国Micr omet -rics 公司);流量控制器(北京七星华创电子股份有限公司);温度显示仪(福建百特工控公司).1.2　实验方法1.2.1　催化剂的制备将40～60目的γ-Al 2O 3颗粒分别加入到浓度均为0.5mol /L 的Cu (NO 3)2、Cd (NO 3)2和Ni (NO 3)2溶液中,然后浸渍12h ,过滤、干燥,最后在500℃下焙烧5h ,就可以制得CuO /γ-Al 2O 3、CdO /γ-Al 2O 3和NiO /γ-Al 2O 3三种负载金属氧化物的催化剂.1.2.2　催化剂的比表面积和孔结构分析采用ASAP2010M 快速比表面积和孔径测定仪对所用催化剂进行比表面积和比孔容进行表征.实验条件:催化剂在300℃下脱气3h ,在-195.82℃条件下液氮吸附.吸附等温线采用B ET 二参数方程处理,计算比表面积及比孔容.1.2.3　催化剂活性评价采用常压固定床催化反应装置,以甲苯、乙醇、丙酮为目标反应物,考察γ-Al 2O 3和制备的三种催化剂的催化燃烧活性.实验流程如图1所示.由空气泵鼓进的空气分成两路,一路空气经过装有有机挥发性化合物液体的鼓泡器后,与另一路空气相混合,然后含有VOCs 的混合气进入固定床催化反应器,在催化床层进行催化燃烧反应.通过控制两路空气流量,可调节进入催化燃烧装置的VOCs 蒸汽浓度,其中反应器的直径为0.9c m ,催化剂装填高度为2cm ,反应气流速为160c m 3/min .通过六通阀取样,将反应后的气体导入到气相色谱仪,用氢火焰检测器(FID )进行定量分析.图1　催化反应实验装置Fig .1　Apparatus for the catal ytic activity tests1—N 2钢瓶;2—空气泵;3—储气瓶;4,5—质量流量控制器;6—气体混和器;7—VOCs 发生器;8—催化燃烧反应器;9—温度显示仪;10—六通阀;11—气相色谱仪;12—色谱工作站;13—尾气2　实验结果与讨论2.1　催化剂比表面积和孔径分析采用ASAP2010M 快速比表面积测定仪,对γ-Al 2O 3和制备的三种催化剂进行比表面及比孔容表征,测定结果如表1所示.从测试结果可以看出,对于同一种载体γ-Al 2O 3负载的三种氧化物催化剂,它们的比表面积和孔径变化不大,这是因为用浸渍方法制备的载体型催化剂,它们的比表面积和孔径基本与载体时相当.所以这三种均以γ-Al 2O 3为载体的催化剂的活性差异主要取决于各个金属氧化物催化剂的活性金属.表1　催化剂的比表面积和孔结构Table 1　Surface areas and pore structure of catalysts催化剂BET 比表面积/(m 2·g -1)比孔容/(cm 3·g -1)CuO /γ-Al 2O 3104.60.2207CdO /γ-Al 2O 3100.80.2280NiO /γ-Al 2O 3103.40.2353γ-Al 2O 3123.80.23702.2　催化剂的活性评价图2反映的是依次用γ-Al 2O 3以及所制备CuO /γ-Al 2O 3,CdO /γ-Al 2O 3,NiO /γ-Al 2O 3三种过渡金属氧化物催化剂对乙醇、丙酮和甲苯三种有机挥发性气体的催化氧化转化率与反应温度的关系.通过对这三种有机挥发性气体催化燃烧时的起燃温度(转化率达到10%)和完全燃烧温度(转化率达到95%)来考察其催化活性.表2列出了γ-Al 2O 3和三种催化剂对三种VOCs 催化氧化的起燃温度和完全燃烧温度.从表2中可以看出,相对于γ-Al 2O 3,三种过渡金属氧化物催化剂对丙酮、乙醇和甲苯催化燃烧的起燃温度和完全燃烧温度均有明显的降低.其中,CuO /γ-Al 2O 3催化剂的活性较高,对丙酮的催化燃烧而言,其活性已达到和超过Luo 等人[11]研制的Mn /Al 2O 3(260℃)和Co /Al 2O 3(280℃).表2　在催化剂作用下三种VOCs 催化燃烧的起燃温度与完全燃烧温度Table 2　Light -off temperature and total conversion temperature ofVOCs under the three prepared catalysts起燃温度/℃完全燃烧温度/℃催化剂　丙酮乙醇甲苯丙酮乙醇甲苯γ-Al 2O 3210240360390400520CuO /γ-Al 2O 3180190230260270350CdO /γ-Al 2O 314018022039038048057　第5期郭建光等:催化燃烧VOCs 的三种过渡金属催化剂的活性比较图2　反应温度与VOCs催化燃烧转化率的关系Fig.2　Relationship between reaction temperatures and conver-sion ratios of VOCs catalytical combustion 通常,丙酮的燃点温度为538℃,乙醇的燃点温度为423℃,甲苯的燃点温度为536℃.本实验中,在过渡金属氧化物催化剂作用下,三种有机挥发性气体的起燃温度明显降低.这是因为根据Mars-Van Krevelen氧化-还原机理[14],即:反应物中的氧并非直接来自气相,而是来自被吸附在金属氧化物催化剂中的氧,气相中的氧只是用来补充反应中在催化剂表面所消耗掉的氧.而这三种过渡金属氧化物CuO,CdO和NiO的金属离子的外层轨道分别为3d10 4s1,4d105s2和3d84s2,具有容易变价的倾向,使其能够在较低的温度下吸附氧,氧化反应的起始温度也较低.从图2中可以看出,对三种VOCs气体的催化燃烧,CuO/γ-Al2O3催化剂的催化活性优于CdO/γ-Al2O3催化剂和NiO/γ-Al2O3催化剂.这是由于CuO 是氧负离子过量型,晶格金属离子是吸附氧的中心,此种类型的金属氧化物能有效地吸附氧这类电子受体[15],所以它对三种VOCs的催化效果较好.另外,由图2还可以看出,三种有机物在同一催化剂上的催化活性差异很大,催化活性基本上是丙酮>乙醇>甲苯,这与三种VOCs分子的结构特点有关,乙醇具有—OH基以及丙酮具有—C O基,分子均呈极性,利用Hyperchem7.0量子化学计算软件进行优化后发现,丙酮、乙醇和甲苯的极性分别为3.011,1.865和0.229,而极性越强越易于被吸附在催化剂活性中心上,使其也更容易被氧化[16].3　结论利用浸渍法制得三种过渡金属氧化物催化剂CuO/γ-Al2O3,CdO/γ-Al2O3和NiO/γ-Al2O3,进行催化燃烧销毁乙醇、丙酮和甲苯,发现这三种VOCs催化燃烧的起燃温度和完全燃烧温度都明显低于它们的燃点温度,其中CuO/γ-Al2O3催化剂的催化活性优于CdO/γ-Al2O3和NiO/γ-Al2O3催化剂,它对丙酮、乙醇和甲苯的催化起燃温度分别是180,190和230℃.另外对于催化燃烧VOCs,挥发性气体分子的极性越大就越容易被氧化.参考文献:[1]　Jones A P.Indoor air quality and health[J].At mospheric En-vironment,1999,33(28):4535-4564.[2]　吴永文,李忠,奚红霞,等.VOCs污染控制技术与吸附催化材料[J].离子交换与吸附,2003,19(1):88-95. [3]　Pires Jo2o,Carvalho Ana,de Carvalho.Adsorption of volatile58华南理工大学学报(自然科学版)第32卷organic compounds in Y zeolites and pillared clays [J ].Mi -croporous and Mesoporous Materials ,2001,43:277.[4]　Isaac Ray .Adsorption with actiued carbon [J ].Chem EngProgress ,1993,89(7):37-41.[5]　En gleman ,Victor S .Updates on choices of appropriate tech -nology for control of VOC emissions [J ].Metal fini -shing ,2000,98(6):433-445.[6]　John McCliiion .Membrane process capture viryl chloride andother VOC [J ].Chemical Processing ,1994(9):33-36.[7]　王红娟,李忠.半导体多相光催化氧化技术[J ].现代化工,2002,22(2):56-60.[8]　Togna A Paul .Biological vapor -phase treatment us ing biliflterand biotricklin g filter peactors :Practical operating regimes [J ].Environ mental Progress ,1994,13(2):94-97.[9]　Chang Jen -shih .Recent development of plasma pollution controltechnology :A critical review [J ].Science and Technology of Advanced Materials ,2001(2):571-576.[10]　Yan K ,Heesch E J M .Elements of pulsed corona inducednon -thermal plasmas for pollution control and sustainable de -velop ment [J ].Journal of Electrostatics ,2001,51-52:218-224.[11]　Luo Meng -fei ,Yuan Xian -xin ,Zheng Xiao -ming .Catalystcharacterization and activity of Ag -Mn ,Ag -Co and Ag -Ce composite oxides for oxidation of volatile organic compounds [J ].Applied Catal ysis A :General ,1998,175:121-129.[12]　Gabriele Centi .Supported palladiu m catalysts in environmen -tal catalytic technologies for gaseous emissions [J ].Journal of Molecular Catal y s is A :Chemical ,2001,173:287-312.[13]　Minic ò,Simona .In fluence of catalyst pretreatments onvolatile organic compounds oxidation over gold /iron oxide [J ].Applied Catalysis B :Environ mental ,2001,34(4):277-285.[14]　吴越.催化化学[M ].北京:科学出版社,1995.[15]　Iamarino M ,Chirone R ,Lisi L .CuO /γ-Al 2O 3catalyst for thecombustion of methane in a fluidized bed reactor [J ].Catal -y s is Today ,2002,75:317-324.[16]　Centeno M A .Catalytic combustion of volatile organic com -pounds on Au /CeO 2/Al 2O 3and Au /Al 2O 3catalysts [J ].Ap -plied Catalysis A :General ,2002,234:65-78.Activity Comparison of Three Transition Metal CatalystsUsed in the Catalytic Combustion of VOCsGuo Jian -guang 1　Li Zhong 1　Xi H ong -xia 1　H e Yu -sheng 1　Wang Bo -guang 2(1.Research Institute of Chemical Engineering ,South China Univ .of Tech .,Guan gzhou 510640,Guan gdong ,China ;2.Center of Guangzhou Environmental Monitoring Station ,Guangzhou 510030,Guangdong ,China )Ab stract :Three transition metal catalysts ,CuO /γ-Al 2O 3,CdO /γ-Al 2O 3and NiO /γ-Al 2O 3,were prepared by de -positing transition metal nitrate solutions on γ-Al 2O 3via impregnation .The catalytic activities of these three catalysts were compared by the catalytic combustion experiments of ethanol ,acetone and toluene .E xperimental results show that boththe light -off temperatur e and the total conversion temperature of the catalytic combustion of these three volatile organic compounds (VOCs )are much lo wer than the corresponding burning points ,that CuO /γ-Al 2O 3is of an more excellent catalytic activity than CdO /γ-Al 2O 3and NiO /γ-Al 2O 3,that the light -off temperatures of the catalytic c ombustion of ace -tone ,ethanol and toluene catalyzed by CuO /γ-Al 2O 3are respectively 180,190and 230℃,and that the stronger the polarity of VOCs is ,the easier the corresponding oxidation is .Key words :transition metal ;catalyst ;catalytic combustion ;volatile organic compound59　第5期郭建光等:催化燃烧VOCs 的三种过渡金属催化剂的活性比较。

一氧化碳催化燃烧的反应机理研究

一氧化碳催化燃烧的反应机理研究一氧化碳作为一种高毒、强还原性的气体，其存在会对人体和环境带来严重危害。

因此，对一氧化碳的治理和利用一直是环保领域的一个热点问题。

在催化燃烧领域，一氧化碳的催化燃烧反应是一种广泛应用的技术。

本文将从反应机理的角度对一氧化碳催化燃烧进行深入研究。

一、催化燃烧的基本概念催化燃烧是指在氧气存在的条件下，通过催化剂的作用，将反应物分子进行吸附、活化，使其发生氧化反应而产生的一种燃烧方式。

与传统的非催化燃烧相比，催化燃烧具有以下优点：1、能够在更低的温度下进行反应，从而降低反应过程中的能源消耗。

2、产生的污染物浓度较低，能够有效保护环境。

3、催化剂的重复使用可以降低成本，节约资源。

二、一氧化碳催化燃烧反应机理一氧化碳催化燃烧反应的化学方程式为：CO+1/2 O2→CO2该反应可由多种催化剂促进，其中常用的有Pt、Pd、Rh、CeO2等。

1、Pt催化剂催化作用机理Pt催化剂的催化作用机理主要分为以下几个步骤：（1）CO分子吸附在Pt表面，使CO分子被活化。

（2）O2分子在Pt表面上被吸附，并与活化后的CO分子发生反应，生成CO2。

（3）生成的CO2分子与Pt表面上的氧分子反应，重新生成了表面上的活性氧分子。

该催化剂在活化CO分子的同时，也能促进氧分子的吸附与活化，从而提高反应速率，提高催化效果。

2、Pd催化剂催化作用机理Pd催化剂的催化机理与Pt催化剂类似，主要分为以下几个步骤：（1）CO分子被Pd表面上的空位吸附。

（2）O2分子被吸附在Pd表面上，并与吸附在表面上的CO分子发生反应，生成CO2。

（3）生成的CO2分子与Pd表面上的氧分子反应，从而再次生成表面上的活性氧分子。

需要注意的是，Pd催化剂的催化性能与其晶体结构密切相关，具体表现为晶格常数不同会影响催化剂的催化活性。

在Pd表面吸附的CO分子往往会影响催化活性，因此可以采用碱金属来调节催化剂的催化活性。

三、影响一氧化碳催化燃烧反应速率的因素除了催化剂的种类和性质对反应速率产生的影响之外，一氧化碳催化燃烧反应的速率还会受到以下因素的影响：1、反应温度一氧化碳催化燃烧反应需要一定的反应温度才能够有效进行。

臭氧催化甲苯制苯甲酸的研究

臭氧催化甲苯制苯甲酸的研究王有才;潘鹤林;赵志翔;束明杰【摘要】Acetic acid as the solvent,cobalt acetate as a catalyst,at atmospheric pressure with ozone-air mixture oxidizer catalytic oxidation of toluene to benzoic acid process were studied.Emphasis on the effect of reaction temperature,reaction time,catalyst and initiator of the reaction.The results showed that:the reaction temperature is 70 ℃,reaction time 120 min,the gas flow rate of 0.5 L/min,ozone concentration is 29mg/L,catalyst 2.25％,reactants toluene mass fraction of 4.14％,up to a total benzoic acid yield of 83.2％,when the mass fraction of NaBr 0.18％,benzoic acid yield up to 92.7％.%以醋酸为溶剂,醋酸钴为催化剂,在常压下以臭氧-空气混合气体为氧化剂,对甲苯氧化制苯甲酸的过程进行了研究.重点考察了反应温度、反应时间、催化剂和引发剂对反应的影响.结果表明,反应温度为70℃,反应时间为120 min,气体流量为0.5 L/min,臭氧的浓度为29 mg/L,催化剂2.25％,反应物甲苯的质量分数为4.14％,苯甲酸的总收率可达83.2％,在加入质量分数0.18％的NaBr时,苯甲酸收率高达92.7％.【期刊名称】《应用化工》【年(卷),期】2017(046)005【总页数】4页(P955-958)【关键词】甲苯;苯甲酸;臭氧;醋酸钴【作者】王有才;潘鹤林;赵志翔;束明杰【作者单位】华东理工大学化工学院,上海200237;华东理工大学化工学院,上海200237;华东理工大学化工学院,上海200237;华东理工大学化工学院,上海200237【正文语种】中文【中图分类】TQ245.1苯甲酸是一种重要的化工原料[1]。

CO对3种碳二加氢催化剂的影响分析

摘要：绍了广州石化乙烯装置３种碳二加氢催化剂的使用情况。通过使用过程中出现的问题和介
现象。分析了ＣＯ对３种催化剂的不同影响，并在此基础上提出见解。
关键词：二加氢碳催化剂Ｃ影响Ｏ
中国石油化工股份有限公司广州分公司化工
渡米
乙ＥＹＮＩＵＲ～烯ＴＬＥ２４Ｙ４工Ｅ（３０Ｈ０，ｓ业２１Ｔ７１３）ＮＤ
Ｃ对３种碳．Ｊ氢催化剂的影响分析Ｏ－ｊｎ
方秋建，汤佳香，焦伍金
（中国石油化工股份有限公司广州分公司化工一部，广东广州，００９１０２）
值班长、分离技师。
・
３・８
乙烯工业
第２３卷
地不继续加氢生成乙烷。而气相组分在固体催化
高反应温度来补偿因比表面积的减少而降低的催
化剂活性。提高温度会使催化剂选择性下降，因
而需加入ＣＯ来增加选择性。３１Ｃ对催化剂Ｇ一８的影晌．Ｏ５Ｃ
生成乙烯的反应速率快ｌＯ～ｌＯ倍，表明乙烯Ｏ这
的消失比生成更迅速。解决不利因素的关键是要
使乙炔选择加氢生成乙烯，乙烯不再或尽可能而
广石化乙烯装置采用后加氢工艺流程，有３共
收稿日期：０１— ６— ７２１００。
图２为Ｇ一８５Ｃ催化剂的入口温度、Ｏ浓度Ｃ及出口炔烃间的关系。

CO催化氧化催化剂活性成分研究进展

中图分类号：０６４３．３６；ＴＢ３９
文献标识码：Ａ
ＤＯＩ：１０．１１８９６／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５ — ０２３Ｘ．２０１６．２１．００８
ＡｃｔｉｖｅＣｏｍｐｏｎｅｎｔｓｏｆｔｈｅＣａｔａｌｙｓｔｓｆｏｒＣａｔａｌｙｔｉｃＯｘｉｄａｔｉｏｎｏｆＣＯＨＵＬｉｎｇ，ＺＨＡＮＧＨａｉｄｏｎｇ，ＷＡＮＧＸｉａｏｈａｎ，ＳＨＥＮＹｕ，ＣＨＥＮＪｉａ＇。
ｐｏｎｅｎｔｓｉｓｏｆｇｒｅａｔｉｍｐｏｒｔａｎｃｅｆｏｒｔｈｅｃｏｓｔｒｅｄｕｃｔｉｏｎｏｆＣＯＣｃａｔａｌｙｓｔｓ．Ｉｎｔｈｉｓｒｅｖｉｅｗ，ｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｃｔｉｖｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ
多组分的贵金属、非贵金属、金属氧化物、复合氧化物等。非贵金属活性成分的使用对降低催化剂的成本具有重要意义。从催化剂活性成分的角度来审视不同催化剂的催化性能和构效关系，综述了ＣＯ催化氧化催化剂的研究现状。
关键词ＣＯ催化氧化催化剂活性成分
ｍｉｘｅｄｏｘｉｄｅｃａｎｂｅｕｓｅｄａｓｔｈｅａｃｔｉｖｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｏｆｔｈｅｃａｔａｌｙｓｔｓｆｏｒＣ（）（＝．Ｔｈｅｕｓｅｏｆｎｏｎ－ｐｒｅｃｉｏｕｓｍｅｔａｌａｃｔｉｖｅｃｏｎ— ｒ

催化燃烧技术co催化剂

催化燃烧技术co催化剂
催化燃烧技术是一种利用催化剂来加速有机化合物氧化分解的技术，其中CO 催化剂是一种常用的催化剂。

CO 催化剂通常是由金属氧化物、贵金属等材料制成的，具有高活性和稳定性，可以在较低的温度下促进有机化合物的氧化分解，从而减少污染物的排放。

CO 催化剂的催化作用主要是通过催化剂表面的活性中心来实现的。

当有机化合物和氧气接触到催化剂表面时，催化剂表面的活性中心可以促进它们之间的反应，从而加速有机化合物的氧化分解。

同时，CO 催化剂还可以促进氧气的活化，提高氧气的利用率，从而进一步提高催化燃烧的效率。

在催化燃烧技术中，CO 催化剂的选择和使用非常重要。

不同的催化剂具有不同的活性和选择性，因此需要根据具体的应用场景和污染物种类来选择合适的催化剂。

同时，催化剂的使用寿命和稳定性也需要考虑，以确保催化燃烧技术的长期稳定运行。

高效降解甲苯催化剂的构筑及催化性能的研究

可回收TiO2及ZnO纳米复合光催化剂的制备
首先，我们选择了适当的原材料，包括二氧化钛（TiO2）和氧化锌（ZnO），通过控制热处理温度和时间，使两种材料成功地复合在一起。接着，我们采用溶胶-凝胶法进行制备，通过调节溶液的pH值，控制两种材料的尺寸和形貌。
最后，在高温炉中焙烧制备好的样品，得到可回收TiO2及ZnO纳米复合光催化剂。
随着工业化的快速发展，环境污染和能源消耗问题日益严重。因此，寻找高效、环保的能源转化技术已成为全球科研人员的重要目标。在众多能源转化技术中，甲苯催化燃烧作为一种重要的手段，越来越受到科研人员的。Ru作为一种优秀的催化剂元素，
在甲苯催化燃烧领域有着广泛的应用。本次演示将探讨如何研制新型高效含 Ru催化剂，并研究Ru的分散和分布状态对反应性能的影响。
实验结果表明，我们制备的催化剂具有较高的活性和选择性。在适宜的反应条件下，甲苯的转化率和苯甲醛的收率均达到了较高的水平。而且，催化剂的稳定性也表现良好，经过多次循环使用后，其活性并未明显降低。
我们还对催化剂的活性进行了动力学研究，通过分析反应速率与反应物浓度的关系，我们可以确定催化剂的动力学常数和活化能等参数。这些参数对于理解催化剂的性能和优化反应条件具有重要的指导意义。
其次，选择合适的载体也对Ru的分散和分布状态有着重要影响。例如，碳纳米管由于其优异的导电性和大面积，可以提供良好的电子环境和吸附位点，从而改善Ru的分散和分布状态。
最后，通过后续的修饰手段，如离子交换、表面覆盖等，也可以进一步优化 Ru的分散和分布状态。例如，通过离子交换将具有特定性质的离子引入催化剂中，可以改变Ru的电子环境，从而提高催化活性。
为了进一步优化催化剂的性能，我们还在实验中探索了不同金属元素和金属氧化物的添加对催化剂性能的影响。结果表明，一些金属元素和金属氧化物可以显著提高催化剂的活性，这主要归因于它们可以提供更多的活性位点或改变二氧化碳还原过程中的电子转移过程。

催化燃烧(RCO)处理工业废气关键技术研究

催化燃烧（RCO）处理工业废气关键技术研究催化燃烧（RCO）是一种常用的工业废气处理技术，通过在高温条件下引入催化剂，将有机废气中的有害成分转化为无害的物质。

本文将重点介绍催化燃烧处理工业废气的关键技术。

1. 催化剂选择：催化剂是催化燃烧过程中的核心组成部分，其选择和设计对处理效果具有重要影响。

催化剂应具备高的催化活性、稳定性和抗中毒性，同时要与废气中的有机物相适应。

2. 反应器设计：反应器是催化燃烧的核心设备，其设计应考虑废气特性、催化剂特性和反应条件等因素。

一般可以采用固定床、移动床或流化床等形式，以保证废气和催化剂的有效接触和反应。

3. 温度控制：催化燃烧反应需要高温条件，通常在400-800℃范围内进行。

温度的选择应根据废气特性和催化剂的工作温度进行调整，以保证催化剂的活性和废气处理效果。

4. 氧含量控制：氧气是催化燃烧反应中的重要参与者，过量的氧气会导致废气中有机物的不完全燃烧，而缺氧则会影响催化剂的催化活性。

氧含量的控制是催化燃烧反应的重要参数之一。

5. 废气预处理：一些废气中含有高浓度的杂质物质，如颗粒物、硫化物等，会对催化剂产生不利影响，因此需要进行预处理。

常用的预处理方法包括脱硫、除尘等。

6. 催化剂再生：催化燃烧反应会使催化剂表面吸附物质增多，从而影响其活性和稳定性，需要定期进行再生。

再生方法包括高温燃烧、蒸汽再生等，可使催化剂重新恢复活性。

7. 控制系统：催化燃烧系统需要配备合适的控制系统，以监测和调节温度、氧含量、废气流量等关键参数。

控制系统可以实现自动化运行，提高处理效率和稳定性。

催化燃烧处理工业废气是一项复杂的技术工作，需要充分考虑催化剂选择、反应器设计、温度控制、氧含量控制、废气预处理、催化剂再生和控制系统等因素。

只有合理选择和优化这些关键技术，才能实现高效、可靠的废气处理效果。

纳米TiO2负载CuMnOx对二甲苯完全燃烧的催化性能研究

ｘｙｅｅｃｍｂｕｔｏｎＦｒｌｎｏｓｉ．ｏｍｈｅａｌｉｆＸＲＤｅｓｒｍｅｓ，ｔｔｎａｙｓｓｏｍａｕｅｎｔｉｗａｐｅｉｉａｉｙｒｓｅｔａｔｔｃｉｔｈｅｓｒｌｎｒｌｐｅｕｍｄｈｈｅａｔｖｉｙｏｆｔｍ
摘要以金红石型纳米ＴＯ为载体，ｉ２采用等体积浸渍法制备了负载型ＣＭｎｘＴＯ催化剂，ｕＯ／ｉ２研究了其对易挥发性有机物二
甲苯完全燃烧反应的催化活性。结果表明，制锰铜质量比为ｌ：ｌ锰铜负载量为２（量分数），５０。烧２ｈ制备的控和０质时经０Ｃ焙催化剂具有良好的催化活性，甲苯催化燃烧的起燃温度（ｏ）完全燃烧温度（分别为１５℃ 和２０ ℃。由ｘ射线衍射二Ｔｌ和Ｔ５％）５７（Ｄ）析结果得出，化剂的主要活性相是类尖晶石ＣＭｎＯ，米ＴＯ２体对活性相有很好的分散作用，品粒小，得ＸＲ分催ｕ５１纳５ｉ载其使
ＣＭｎ／ｉ催化剂的活性高。ｕＯｘＴＯ２
关键词
纳米ＴＯ载体ｉ
类尖晶石ｃｕＭｎＯ催化燃烧
二甲苯
ＣａａｙｔｃｐｒｏｍａｃｆＣｕｎｕｏｔｄｏａｓｚｄＴｉｆｒｘｌｎｅｃｍｂｕｔｏｎＸｕｎｇ，ＬｉＺｈｅｔｌｉｅｆｒｎｅｏＭＯｘｓｐｐｒｅｎｎｎｏｉｅＯ２ｏｙｅｏｓｉｅＰｉｎｇｌｎ．（ｅｉＫｙ

催化燃烧法净化废气中污染物实验研究

ｏｆｔｈｅｂｅｎｚｅｎｅｗａｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃａｔｌｙａｔｉｃｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ；ｖｏｌａｔｉｌｅｏｒｇａｎｉｃｃｏｍｐｏｕｎｄｓ；ｐｕｉｒｉｆｃａｔｉｏｎ；ｔｅａｃｈｉｎｇｒｅｓｅａｒｃｈ
周永莉，张校申，杨家宽
（华中科技大学环境科学与工程学院，武汉４３００７４）
摘要：催化燃烧是目前最有效的处理挥发性有机物（ＶＯＣｓ）技术之一。文章介绍了催化燃烧法净化废气中苯系污染物的实验原理、实验装置及实验方法，并将该新技术应用于本科生实验教学中。实验还考察了催化剂在不同温度下对甲苯的去除情况。关键词：催化燃烧；挥发性有机化合物；净化；教学研究中图分类号：Ｘ１３１；Ｘ５１１文献标志码：Ｂｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２— ４５５０．２０１３．０４．０１３
漆、机动车、制鞋等行业排放的废气。这类物质易
中，催化剂的作用是降低反应的活化能，同时使反应物分子富集于催化剂表面，以提高反应速率。借助催化剂可使有机废气在较低的起燃温度条件下发生无火焰燃烧，并氧化分解为ＣＯ和Ｈ：Ｏ，同时
第１１卷第４期２０１３年８月

《Co-MOF为前驱体制备的钴基金属氧化物及其甲苯催化氧化性能研究》

《Co-MOF为前驱体制备的钴基金属氧化物及其甲苯催化氧化性能研究》一、引言随着环保意识的逐渐增强，对于有害气体的治理和催化氧化技术的研究变得尤为重要。

甲苯作为一种常见的挥发性有机化合物（VOCs），其催化氧化技术是环境保护和工业催化领域的研究热点。

近年来，钴基金属氧化物因具有较好的催化活性和稳定性，被广泛应用于甲苯等VOCs的催化氧化过程中。

本文以Co-MOF （金属有机骨架）为前驱体，制备了钴基金属氧化物，并对其甲苯催化氧化性能进行了深入研究。

二、Co-MOF前驱体的制备及表征1. 制备方法Co-MOF前驱体采用溶液法合成，以钴盐和有机配体为主要原料，通过调节溶液的pH值、温度和浓度等参数，控制Co-MOF的形貌和结构。

2. 表征方法及结果通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）等手段对Co-MOF前驱体进行表征。

结果表明，所制备的Co-MOF具有较高的结晶度和良好的形貌。

三、钴基金属氧化物的制备及表征1. 制备方法以Co-MOF为前驱体，通过高温煅烧、还原等步骤，制备出钴基金属氧化物。

2. 表征方法及结果采用XRD、SEM、TEM、能谱分析（EDS）等手段对钴基金属氧化物进行表征。

结果表明，钴基金属氧化物具有较高的比表面积和良好的孔结构，且钴元素以氧化物形式存在。

四、甲苯催化氧化性能研究1. 实验方法在固定床反应器中，以钴基金属氧化物为催化剂，进行甲苯催化氧化实验。

通过改变反应温度、空速等参数，研究催化剂的甲苯催化氧化性能。

2. 结果与讨论实验结果表明，钴基金属氧化物在较低的温度下就能实现甲苯的完全催化氧化。

其催化活性优于其他催化剂，且具有较好的稳定性。

通过对比不同制备方法和条件下的催化剂性能，发现以Co-MOF为前驱体制备的钴基金属氧化物具有最佳的催化性能。

此外，还对催化剂的活性组分、反应机理等方面进行了深入探讨。

五、结论本文以Co-MOF为前驱体，成功制备了钴基金属氧化物，并对其甲苯催化氧化性能进行了研究。

甲苯羰基化法合成对甲基苯甲醛用催化剂的研究进展

甲苯羰基化法合成对甲基苯甲醛用催化剂的研究进展甲苯羰基化法是工业上合成对甲基苯甲醛的常用方法。

对甲基苯甲醛被广泛应用于农药、涂料和有机合成等领域。

催化剂在甲苯羰基化反应中发挥着至关重要的作用，对甲基苯甲醛的选择性和产率有着重要影响。

本文将综述甲苯羰基化法合成对甲基苯甲醛用催化剂的研究进展。

1.钴基催化剂钴基催化剂是最早被用于甲苯羰基化反应的催化剂之一、钴基催化剂具有催化活性高、选择性好的特点。

常用的钴催化剂有以钴甲酸为配体的钴羧酸盐催化剂。

钴砷酸盐也是一种常用的催化剂。

钴基催化剂能够在相对低温下实现高效的对甲基苯甲醛合成，但是由于钴是一种有毒金属，催化剂在反应中时常失活，需要经常更换。

2.银基催化剂耐高温、选择性好是银基催化剂的主要特点之一、Ag/CuO、Ag/γ-Al2O3等催化剂广泛应用于甲苯羰基化反应中。

银基催化剂具有高效、低毒、容易回收的优点，但相对于其他催化剂，银基催化剂的价格较高，成本较高。

3.铜基催化剂铜基催化剂在甲苯羰基化反应中也有广泛应用。

铜基催化剂能够在相对温和的条件下实现高效的催化活性，具有良好的反应选择性。

常用的铜基催化剂有Cu-ZnO、CuZnAl2O4等。

铜基催化剂价格低廉，易于制备，但存在着活性逐渐下降和失活等问题。

4.其他催化剂除了上述几种常用的催化剂外，还有其他一些新型催化剂被用于甲苯羰基化反应。

例如，采用硅基催化剂、Ni基催化剂、Mo基催化剂等。

这些新型催化剂具有高效、环境友好的特点。

总结起来，甲苯羰基化法合成对甲基苯甲醛的研究进展涉及多种催化剂的应用。

钴基催化剂、银基催化剂和铜基催化剂是目前应用最广泛的催化剂。

新型催化剂的研究也在不断进行，研究人员希望能够开发出更加高效、环境友好、价格低廉的催化剂，在甲苯羰基化反应中实现对甲基苯甲醛的高选择性合成。

《堇青石负载锰基整体式催化剂制备及其甲苯燃烧性能研究》范文

《堇青石负载锰基整体式催化剂制备及其甲苯燃烧性能研究》篇一一、引言随着工业化的快速发展，环境污染问题日益严重，其中有机污染物的治理成为环境科学领域的热点研究问题。

甲苯作为一种常见的有机污染物，其有效的消除和净化已成为当前环境保护工作的迫切需求。

催化剂作为一种高效的处理工具，在甲苯的燃烧过程中起着至关重要的作用。

本篇论文旨在研究堇青石负载锰基整体式催化剂的制备及其在甲苯燃烧过程中的性能表现。

二、堇青石负载锰基整体式催化剂的制备堇青石作为一种具有高比表面积和良好热稳定性的载体材料，其与锰基催化剂的结合，可以有效地提高催化剂的活性及稳定性。

本部分详细介绍了催化剂的制备过程，包括选材、浸渍、干燥、煅烧等步骤。

首先，选择合适的堇青石载体，并进行预处理以提高其表面活性。

然后，采用浸渍法将锰的前驱体溶液负载到堇青石上，通过控制浸渍时间、温度、浓度等参数，实现锰的均匀负载。

接着，进行干燥和煅烧处理，使锰前驱体转化为具有催化活性的锰氧化物。

最后，通过压片、破碎、筛分等步骤，制备得到整体式堇青石负载锰基催化剂。

三、甲苯燃烧性能研究本部分主要研究堇青石负载锰基整体式催化剂在甲苯燃烧过程中的性能表现。

首先，在固定床反应器中进行催化剂的活性评价，通过改变反应温度、空速等条件，观察甲苯的转化率及产物的分布情况。

然后，利用各种表征手段（如XRD、SEM、TEM、BET等）对催化剂的物理化学性质进行表征，分析催化剂的晶体结构、形貌、比表面积等对甲苯燃烧性能的影响。

四、结果与讨论通过实验数据及表征结果的分析，得出以下结论：1. 堇青石负载锰基整体式催化剂具有良好的甲苯燃烧性能，其催化活性及稳定性均优于其他催化剂。

2. 催化剂的制备条件（如浸渍时间、温度、浓度等）对催化剂的性能有显著影响。

适当的制备条件可以实现锰的均匀负载，提高催化剂的活性及稳定性。

3. 催化剂的物理化学性质（如晶体结构、形貌、比表面积等）对甲苯燃烧性能有重要影响。

催化燃烧处理挥发性有机废气工程实例分析

催化燃烧处理挥发性有机废气工程实例分析催化燃烧处理挥发性有机废气工程是一种常用的废气处理技术，通过将废气中的有机物在高温条件下与氧气一起参与催化反应，将有机物氧化为CO2和H2O，从而实现废气的净化。

该技术具有高效、节能、安全等优点，在各个行业的废气处理中得到广泛应用。

以化工企业为例，该企业生产过程中产生了大量的挥发性有机废气，这些废气中含有丙烯腈，苯和甲苯等有机物。

由于这些废气具有较高的毒性、可燃性和挥发性，直接排放会对环境和人体健康造成严重危害，因此该企业决定引入催化燃烧技术进行废气处理。

根据企业的废气特点和处理要求，设计了一套催化燃烧处理挥发性有机废气工程方案。

该方案主要包括以下几个主要步骤：1.废气收集和预处理：通过管道将产生的挥发性有机废气收集起来，并进行预处理。

预处理主要包括除尘和除油，以防止杂质对催化剂的污染和损害。

2.催化剂选择和装置设计：根据废气成分和处理要求，选择合适的催化剂。

常用的催化剂有贵金属催化剂和钼钛等复合氧化物催化剂。

催化剂通常是以颗粒或泡沫的形式存在于催化床中，通过流通废气使其与催化剂接触反应，并在高温条件下进行燃烧反应。

3.催化燃烧反应和控制：废气经过预处理后，进入催化燃烧装置。

废气在催化剂的催化作用下，与氧气发生燃烧反应，有机物被氧化为CO2和H2O。

在反应过程中，需要控制催化床的温度、氧气浓度和废气流量等参数，以保证反应的高效进行。

4.热能回收和废气排放：催化燃烧反应产生的热能可以通过换热设备回收利用，用于加热或蒸汽产生。

废气经过燃烧后，经过处理后的废气即可安全排放到大气中。

通过以上的催化燃烧处理挥发性有机废气工程方案，该化工企业成功地实施了废气处理工程。

经过一段时间的运行，废气排放达标，企业实现了环境目标的同时，还得到了经济效益的提升。

此外，该工程还具有可持续性和可复制性，可以为其他类似企业提供参考和借鉴。

一种催化二氧化碳与甲苯制备对甲基苯甲酸的方法

一种催化二氧化碳与甲苯制备对甲基苯甲酸的方法1. 催化剂的选择：选择一种合适的催化剂，使其能够有效催化二氧化碳和甲苯的反应。

2. 反应条件的控制：控制反应温度、压力和反应时间，以达到最佳反应条件。

3. 催化剂的制备：制备催化剂，可以采用物理方法如沉淀、交换和浸渍等。

4. 甲苯和二氧化碳的供应：确保甲苯和二氧化碳供应充足并保持稳定。

5. 催化剂的加载：将制备好的催化剂加载到反应器中。

6. 反应器的选择：选择适当的反应器，并确定反应器的最佳操作条件。

7. 催化剂的活性测试：进行催化剂的活性测试，以确定其对甲苯和二氧化碳的催化性能。

8. 优化反应条件：根据活性测试结果，优化反应条件，使反应能够高效进行。

9. 产物分离和纯化：分离并纯化产物，可以采用蒸馏、结晶等方法。

10. 产物的表征：使用合适的分析技术，如质谱、核磁共振等对产物进行表征。

11. 反应机理研究：对反应机理进行研究，以更好地理解反应过程。

12. 催化剂的稳定性：对催化剂的稳定性进行研究，以确保长时间的反应运行。

13. 催化剂的再生：如有必要，进行催化剂的再生操作，以延长催化剂的使用寿命。

14. 优化催化剂性能：通过改变催化剂的组成和结构，优化其催化性能。

15. 反应机理的解析：分析反应机理，寻找反应过程中的关键步骤。

16. 异催化剂的研究：研究其他催化剂的应用，寻找更好的催化剂。

17. 动力学研究：研究反应动力学，以了解反应速率及其相关因素。

18. 反应路径的调控：调控反应路径，以优化产物的选择性。

19. 催化反应的副产物：研究催化反应的副产物生成及其对产物选择性的影响。

20. 反应系统设计：根据反应过程特点，设计反应系统以实现高效的反应操作。

21. 反应设备选择：选择适当的反应设备，以确保反应操作的顺利进行。

22. 催化剂的再利用：研究将废弃的催化剂再利用，以降低反应成本。

23. 反应过程监控：监控反应过程中的温度、压力和浓度等参数，以确保反应的顺利进行。

第三章有害气体燃烧净化法3-催化燃烧等

极高的净化效率处理量大耐冲刷压降低抗毒能力强、化学稳定性高、选择性好高强度、高稳定性净化设备结构简单投资低不产生二次污染。

2）催化剂种类目前催化剂的种类已相当多，按活性成分大体可分3类。（1）贵金属催化剂铂、钯、钌等贵金属对烃类及其衍生物的氧化都具有很高的催化活性，且使用寿命长，适用范围广，易于回收，因而是最常用的废气燃烧催化剂如我国最早采用的Pt-Al2O3催化剂就属于此类催化剂。但由于其资源稀少，价格昂贵，耐中毒性差，人们一直努力寻找替代品
1
含氮有机污染物的净化含氮有机污染物（如RNH2、RCONH2等），大都具有毒性和臭味，必须进行处理。火箭推进剂偏二甲阱[(CH3)2NNH2]是一种易溶于水和有机溶剂、具有强极性和弱碱性的有机化合物，也是一种剧毒物质。采用催化燃烧法处理火箭推进剂偏二甲肼废气（含偏二甲阱1％，压力为0.25MPa，气量为 500 m3/h），当催化燃烧温度高于300℃，偏二甲肼废气去除率达99％以上，获得很好的处理效果。
（2）催化剂失活的防治
针对催化剂活性的衰减，可以采取下列相应
的措施： A按操作规程，正确控制反应条件； B当催化剂表面结碳时，通过吹入新鲜空气，提高燃烧温度，烧去表面结碳； C将废气进行预处理，以除去毒物，防止催化剂中毒； D改进催化剂的制备工艺，提高催化剂的耐热性和抗毒能力。

一催化燃烧的基本知识 1 催化燃烧的基本原理催化燃烧是典型的气-固相催化反应，其实质是活性氧参与的深度氧化作用。在催化燃烧过程中，催化剂降低活化能，同时催化剂表面具有吸附作用，使反应物分子富集于表面提高了反应速率，加快了反应的进行。借助催化剂可使有机废气在较低的起燃温度条件下，发生无焰燃烧，并氧化分解为CO2和H2O，同时放出大量热能，其反应过程为：

甲苯催化燃烧反应

甲苯催化燃烧反应
甲苯是一种常见的有机化合物，具有独特的催化燃烧反应特性。

它在燃烧过程中释放出大量的热能，被广泛应用于许多领域。

催化燃烧是指在燃烧过程中添加催化剂，以提高反应速率和效率。

对于甲苯而言，催化燃烧可以显著降低燃烧温度，减少有害气体的生成，并提高能源利用率。

催化燃烧的过程中，甲苯首先被加热至其点燃温度，然后与空气中的氧气发生反应。

在催化剂的作用下，甲苯分子被氧气氧化为二氧化碳和水，同时释放出大量的热能。

这个反应过程是一个自由基链反应，其中催化剂起到了引发反应的作用。

甲苯催化燃烧的反应机理十分复杂，涉及到多个中间体和过渡态。

在催化剂的作用下，甲苯分子首先发生氧化反应，生成苯酚和苯醛等中间体。

然后，这些中间体继续与氧气反应，最终生成二氧化碳和水。

催化剂在整个反应过程中起到了促进反应的作用，降低了反应的活化能，加速了反应速率。

甲苯催化燃烧反应不仅具有高效能的特点，还对环境友好。

由于催化剂的作用，燃烧过程中产生的有害气体和颗粒物减少了很多。

这对于改善空气质量、减少大气污染具有重要意义。

甲苯催化燃烧反应在工业生产和能源利用中有着广泛的应用。

它被广泛用于汽车发动机、燃气锅炉和工业燃烧设备等领域。

催化燃烧
技术的应用不仅提高了能源利用效率，还减少了污染物的排放，保护了环境。

甲苯催化燃烧反应是一种高效能、环境友好的燃烧方式。

通过添加催化剂，可以降低燃烧温度、减少有害气体的生成，并提高能源利用率。

这种催化燃烧技术在工业生产和能源利用中具有重要的应用价值，对于改善环境质量、保护生态环境具有积极意义。

催化燃烧原理及催化剂

一【2 】.催化燃烧的根本道理催化燃烧是典范的气-固相催化反响,其本质是活性氧参与的深度氧化感化.在催化燃烧进程中,催化剂的感化是降低活化能,同时催化剂表面具有吸附感化,使反响物分子富集于表面进步了反响速度,加速了反响的进行.借助催化剂可使有机废气在较低的起燃温度前提下,产生无焰燃烧,并氧化分化为CO2和H2O,同时放出大量热能,其反响进程为：2 催化燃烧的特色及经济性2.1 催化燃烧的特色2.1.1起燃温度低,节俭能源有机废气催化燃烧与直接燃烧比拟,具有起燃温度低,能耗也小的明显特色.在某些情形下,达到起燃温度后便无需外界供热.二.催化剂及燃烧动力学2.1 催化剂的重要机能指标在空速较高,温度较低的前提下,有机废气的燃烧反响转化率接近100%,表明该催化剂的活性较高[9].催化剂的活性分引诱活化.稳固.年轻掉活3个阶段,有必定的运用限日,工业上实用催化剂的寿命一般在2年以上.运用期的长短与最佳活性构造的稳固性有关,而稳固性取决于耐热.抗毒的才能.对催化燃烧所用催化剂则请求具有较高的耐热和抗毒的机能.有机废气的催化燃烧一般不会在很严厉的操作前提下进行,这是因为废气的浓度.流量.成分等往往不稳固,是以请求催化剂具有较宽的操作前提顺应性.催化燃烧工艺的操作空速较大,气流对催化剂的冲击力较强,同时因为床层温度会起落,造成热胀冷缩,易使催化剂载体决裂,因而催化剂要具有较大的机械强度和优越的抗热胀冷缩机能.2.2 催化剂种类今朝催化剂的种类已相当多,按活性成分大体可分3类.2.2.1贵金属催化剂铂.钯.钌等贵金属对烃类及其衍生物的氧化都具有很高的催化活性,且运用寿命长,实用规模广,易于收受接管,因而是最常用的废气燃烧催化剂.如我国最早采用的Pt-Al2O3催化剂就属于此类催化剂.但因为其资本稀疏,价钱昂贵,耐中毒性差,人们一向尽力查找替代品或尽量削减其用量.2.2.2过渡金属氢化物催化剂作为代替贵金属催化剂,采用氧化性较强的过渡金属氧化物,对甲烷等烃类和一氧化碳亦具有较高的活性,同时降低了催化剂的成本,常见的有MnOx.CoOx 和CuOx等催化剂.大连理工大学研制的含MnO2催化剂,在130℃及空速13000h-1的前提下能清除甲醇蒸气,对乙醛.丙酮.苯蒸气的清除也很有后果. 2.2.3复氧化物催化剂一般以为,复氧化物之间因为消失构造或电子调变等互相感化,活性比响应的单一氧化物要高.重要有以下两大类：（1）钙钛矿型复氧化物稀土与过渡金属氧化物在必定前提下可以形成具有自然钙钛矿型的复合氧化物,通式为ABO3,其活性明显优于响应的单一氧化物.构造中一般A为四面体型构造,B为八面体形构造,如许A和B形成瓜代立体构造,易于代替而产生品德缺点,即催化活性中间位,表面晶格氧供给高活性的氧化中间,从而实现深度氧化反响.常见的有几类如：MnO3等.（2）尖晶石型复氧化物作为复氧化物重要的一种构造类型,以AB2X4表示.尖晶石亦具有优秀的深度氧化催化活性,如对CO的催化燃烧起燃点落在低温区（约80℃）,对烃类亦在低温区可实现完整氧化.个中研讨最为活泼的CuMn2O4尖晶石,对芳烃的活性尤为一般,如使甲苯完整燃烧只需260℃,实现低温催化燃烧,具有特殊现实意义.3.3 催化剂负载方法催化剂活性组分可经由过程下列方法沉积在载体上：（1）电沉积在缠绕或压抑的金属载体上;（2）沉积在颗粒状陶瓷材料上;（3）沉积在蜂窝构造的陶瓷材料上.金属载体催化剂一般是将金属制成丝网或带状,然后将活性组分沉积在其上.金属载体催化剂的长处是导热机能好.机械强度高,缺点是比表面积较小.陶瓷载体构造有颗粒状及蜂窝状两大类,陶瓷材料平日为硅-铝氧化物.颗粒状载体的长处是比表面积大,缺点是压降大以及因载体间互相摩擦,造成活性组分磨耗费掉.蜂窝载体是比较幻想的载体型式,具有很高的比表面,压力降较片粒柱状低,机械强度大,耐磨.耐热冲击.2.4 催化剂掉活与防治2.4.1催化剂掉活催化剂在运用进程中跟着时光的延伸,活性会逐渐降低,直至掉活.催化剂掉活重要有以下3种类型：（1）催化剂完整掉活.使催化剂掉活的物资包括快速和慢速感化毒物两大类.快速感化毒物重要有磷.砷等,慢速感化毒物有铅.锌等.平日情形下,催化剂掉活是因为毒物与活性组分化合或熔成合金.对于快速感化毒物来说,即使只有微量,也能使催化剂敏捷掉活.在500℃以下时,慢性感化毒物使活性物资合金化的速度要慢得多.（2）克制催化反响.卤素和硫的化合物易与活性中间联合,但这种联合是比较松懈.可逆的.临时性的.当废气中的这类物资被去除后,催化剂活性可以恢复.（3）沉积笼罩活性中间.不饱和化合物的消失导致碳沉积,此外陶瓷粉尘.铁氧化合物及其他颗粒性物堵塞活性中间,从而影响催化剂的吸附与解吸才能,致使催化剂活性降低.2.4.2催化剂掉活的防治针对催化剂活性的衰减,可以采取下列响应的措施：按操作规程,准确掌握反响前提;当催化剂表面结碳时,经由过程吹入新颖空气,进步燃烧温度,烧去表面结碳;将废气进行预处理,以除去毒物,防止催化剂中毒;改良催化剂的制备工艺,进步催化剂的耐热性和抗毒才能.2.5 燃烧动力学当有机废气在金属氧化物催化剂上燃烧时,碳氢化合物的氧化反响是经由表面氧化还原感化轮回实现的.这一机理是由Mars-Van Krevelen提出,反响机理如下：式中,Ri—碳氢化合物物种i.响应反响动力学模子方程式可表达为：式中,ki.koi—分离碳氢化合物物种i及氧的反响速度常数,C i.Coi—分离碳氢化合物物种i及氧的浓度,Vi—每摩尔碳氢化合物物种i完整氧化所需氧摩尔数.试验表明碳氢氧化反响速度对碳氢的反响级数位于0和1之间.三.有机废气催化燃烧技巧进展有机废气是石油化工.轻工.塑料.印刷.涂料等行业排放的常见污染物,有机废气中常含有烃类化合物（芳烃.烷烃.烯烃）.含氧有机化合物（醇.酮.有机酸等）.含氮.硫.卤素及含磷有机化合物等.如对这些废气不加处理,直接排入大气将会对情形造成轻微污染,伤害人体健康.传统的有机废气净化办法包括吸附法.冷凝法和直接燃烧法等,这些办法常有易产生二次污染.能耗大.易受有机废气浓度和温度限制等缺点.而新兴的催化燃烧技巧已由试验阶段走向工程实践,并逐渐运用于石油化工.农药.印刷.涂料.电线加工等行业.3.1.2实用规模广催化燃烧几乎可以处理所有的烃类有机废气及恶臭气体,即它实用于浓度规模广.成分庞杂的各类有机废气处理.对于有机化工.涂料.绝缘材料等行业排放的低浓度.多成分,又没有收受接管价值的废气,采用吸附-催化燃烧法的处理后果更好.3.1.3处理效力高,无二次污染用催化燃烧法处理有机废气的净化率一般都在95%以上,最终产物为无害的CO2和H2O（杂原子有机化合物还有其他燃烧产物）,是以无二次污染问题.此外,因为温度低,能大量削减NOX的生成.3.2 催化燃烧的经济性影响催化燃烧法经济效益的重要身分有：催化剂机能和成本;废气处理中的有机物浓度;热量收受接管效力;经营治理和操作程度.催化燃烧固然不能收受接管有效的产品,但可以收受接管运用催化燃烧的反响热,节俭能源,降低处理成本,在经济上是合理可行的.四.催化燃烧工艺流程依据废气预热方法及富集方法,催化燃烧工艺流程可分为3种.4.1 预热式预热式是催化燃烧的最根本流程情势.有机废气温度在100℃以下,浓度也较低,热量不能自给,是以在进入反响器前须要在预热室加热升温,燃烧净化后气体在热交流器内与未处理废气进行热交流,以收受接管部分热量.该工艺平日采用煤气或电加热升温至催化反响所需的起燃温度.4.2 自身热均衡式当有机废气排出时温度较高（在300℃阁下）,高于起燃温度,且有机物含量较高,热交流器收受接管部分净化气体所产生的热量,在正常操作下可以或许保持热均衡,无需补充热量,平日只须要在催化燃烧反响器中设置电加热器供起燃时运用.4.3 吸附-催化燃烧[16]当有机废气的流量大.浓度低.温度低,采用催化燃烧需耗大量燃料时,可先采用吸附手腕将有机废气吸附于吸附剂长进行浓缩,然后经由过程热空气吹扫,使有机废气脱附出来成为浓缩了的高浓度有机废气（可浓缩10倍以上）,再进行催化燃烧.此时,不须要补充热源,就可保持正常运行.对于有机废气催化燃烧工艺的选择重要取决于：燃烧进程的放热量,即废气中可燃物的种类和浓度;起燃温度,即有机组分的性质及催化剂活性;热收受接管率等.当收受接管热量超过预热所需热量时,可实现自身热均衡运转,无需外界补充热源,这是最经济的.最后还要说的是任何一种装备都有其优缺点.不可能一种装备包打世界的,各宽大业订可依据本身不同的情形进行拔取.相干废气处理装备的链接：废气处理有机废气净化器等离子净化器等离子油烟净化器。

费托合成Co基催化剂的制备及研究的开题报告

费托合成Co基催化剂的制备及研究的开题报告摘要随着能源需求的不断增加，开发高效的催化剂具有重要的意义。

Co基催化剂在化学加工和能源领域中广泛应用。

本文将探讨费托合成Co基催化剂的制备和研究。

研究将分为以下几个方面：（1）制备Co基催化剂（2）测试催化剂的活性和选择性（3）研究催化剂的结构和反应机理。

本文将通过催化剂的制备、表征和应用来评估其性能。

我们的目标是通过对Co基催化剂的特性和反应机理的研究，对费托合成过程进行更深入的理解。

关键词: 催化剂; 费托合成; Co基催化剂; 结构; 反应机理第一章绪论催化剂是化学反应中起关键作用的化学物质。

费托合成是一种使合成气（CO和H2的混合气体）转化为烃类化合物的反应。

在费托合成过程中，催化剂的活性和选择性是非常重要的。

Co基催化剂是费托合成的主要催化剂之一。

本文将着重研究Co基催化剂的制备和研究。

本文还将涉及催化剂的应用及其对费托合成过程的影响。

第二章研究背景Co基催化剂在煤化工、油田化工和石油化工等领域中得到了广泛应用。

Co基催化剂的活性和选择性受诸多因素的影响，如催化剂的颗粒大小、物理性质、化学成分和表面结构等。

此外，合适的反应条件也是提高催化剂的活性和选择性的关键因素。

为了提高Co基催化剂的性能，必须对其结构和反应机理进行深入研究。

第三章研究目标本研究的主要目标是制备Co基催化剂，研究其结构和反应机理，并评估其在费托合成过程中的性能。

我们将通过以下几个方面来实现这些目标：1. 制备各种类型的Co基催化剂；2. 测试催化剂的活性和选择性；3. 利用先进的表征技术，研究催化剂的物理化学特性；4. 分析Co基催化剂在费托合成反应中的反应机理。

第四章研究方法1. 制备Co基催化剂本研究将使用化学共沉淀法和还原法来制备Co基催化剂。

2. 测试催化剂的活性和选择性本研究将使用配备了自动采样器和质谱检测器的反应釜测试催化剂的活性和选择性。

3. 催化剂表征本研究将使用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、热重分析（TGA）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）等表征技术对催化剂进行表征。

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Hans Journal of Chemical Engineering and Technology 化学工程与技术, 2019, 9(4), 299-304Published Online July 2019 in Hans. /journal/hjcethttps:///10.12677/hjcet.2019.94042Study on Catalytic Combustion of Toluene on Co-Based CatalystsShengkang Wang, Hua Pan*, Yiping Mao, Zhongyu Yang, Dingsheng Zhang, Yu MeiCollege of Biology and Environmental Engineering, Zhejiang Shuren University, Hangzhou ZhejiangReceived: Jun. 14th, 2019; accepted: Jun. 28th, 2019; published: Jul. 4th, 2019AbstractCo/CeO2 and Co/TiO2 catalysts were prepared by impregnation method. The catalytic behavior of Co/CeO2 and Co/TiO2 catalysts for catalytic combustion of toluene was investigated. It shows that the activity of Co/CeO2 catalyst is higher than that of Co/TiO2 catalyst. Co/CeO2 catalyst has a lower light-off temperature (T50= 210˚C), while the conversion of toluene can be stabilized at 80% at 225˚C on Co/CeO2. Co/CeO2 has a larger specific surface area, which increases the contact area of the reactants with the catalyst, resulting in the higher activity of the catalyst. The active compo-nent in the Co/CeO2and Co/TiO2catalysts is Co3O4. The higher content of O surf and Co3O4on the surface of Co/CeO2 catalyst may be the main reason for the higher activity of Co/CeO2 catalyst.KeywordsCobalt, Catalytic Combustion, TolueneCo基催化剂上甲苯催化燃烧的研究王晟康，潘华*，毛益萍，杨仲余，张鼎盛，梅瑜浙江树人大学生物与环境工程学院，浙江杭州收稿日期：2019年6月14日；录用日期：2019年6月28日；发布日期：2019年7月4日摘要采用浸渍法制备了Co/CeO2和Co/TiO2催化剂，考察了Co/CeO2和Co/TiO2催化剂催化燃烧甲苯的催化行为。

研究表明：Co/CeO2催化剂活性高于Co/TiO2催化剂活性。

Co/CeO2催化剂具有较低的起燃温度(T50 *通讯作者。

王晟康等= 210℃)，同时其在225℃下甲苯的转化效率可稳定在80%。

Co/CeO2具有更大的比表面积，可增加反应物与催化剂的接触面积，提高催化剂活性。

Co/CeO2和Co/TiO2催化剂中活性组分主要为Co3O4。

Co/CeO2催化剂表面含有较高含量的O surf和Co3O4可能是Co/CeO2催化剂具有更高活性的原因。

关键词钴，催化燃烧，甲苯Array Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY)./licenses/by/4.0/1. 前言挥发性有机化合物(volatile organic compounds, VOCs)包括芳香烃、脂肪烃、卤代烃、醇、醛、酯以及亚硝酸酯等，种类十分复杂[1]。

1989年，世界卫生组织(WHO)对VOCs的定义是沸点在50~260℃之间的挥发性有机化合物的总称，其严重污染大气，危害人类健康[2][3][4]。

甲苯也是典型的VOCs，极易挥发，并且参与光化合反应，在很大程度上促进了光化学烟雾的形成[5]，也会污染土壤和地下水[6]，因此甲苯是大气污染治理的重点之一[7]。

与其他方法相比，催化氧化消除VOCs能够在较低温度进行，为目前最有应用前景的VOCs消除方法之一，其关键在于研发高性能的催化剂[8]。

目前常见的催化剂为贵金属催化剂和负载型过渡金属催化剂，但贵金属活性相分散度低、高温易发生挥发流失或团聚烧结等问题，同时贵金属价格昂贵限制了其广泛应用[9]。

过渡金属催化剂价格低廉且具有较高的催化活性受到学者的广泛关注[10][11][12]，但过渡金属催化剂的活化温度较高限制了其应用。

Co3O4对甲苯具有催化燃烧活性，特别是Co3O4表现出良好的催化活性和选择性[13][14]。

所以本研究以甲苯为研究对象，比较了2种以Co基催化剂催化燃烧甲苯的催化性能。

通过催化表征分析了Co基催化剂的活性与催化剂活性的构效关系。

2. 实验2.1. 催化剂的制备利用磁力搅拌将 1.39 g硝酸铈和0.75 g分别溶于200 mL的去离子水中，待其完全溶解后，将NH4HCO3溶液迅速倒入Ce(NO3)3溶液中，然后搅拌0.5 h，在25℃下静置15 h，过滤并用去离子水洗涤后，在80℃下干燥，并在450℃下煅烧4 h得到CeO2。

将得到的CeO2浸渍于适量的CoNO3水溶液中，室温下磁力搅拌12 h后，在60℃下干燥12 h，最后在450℃下煅烧4 h。

制备出5%Co/CeO2催化剂。

在40℃下Ti[O(CH2)3CH3]4乙醇溶液加入H2O后溶液缓慢凝胶。

在110℃下凝胶干燥一个晚上，然后在500℃下煅烧4 h得到TiO2。

利用CoNO3和草酸(C2O4H2)水溶液以1:2的摩尔比初始润湿性。

硝酸盐浸渍后，磁力搅拌12 h，再在60℃下干燥一夜，然后在450℃空气中煅烧4 h。

制备出5%Co/TiO2催化剂。

2.2. 催化表征采用美国麦克公司ASAP2020物理吸附仪，在液氮温度(−196℃)下采用氮气吸附法来测定样品孔结构的数据。

样品测定前在200℃下抽真空14 h。

王晟康等XRD 衍射用阶梯扫描的方式，在Rigaku D/Max ⅢB 全自动X 射线粉末衍射仪上采集，Cu/K α辐射源，功率40 kV × 40 mA ，衍射束置石墨单色器除去K β辐射，入射波长为0.15405 nm ，阶宽0.02˚，2θ为5˚~80˚，每步计数时间4 s 。

采用XPS 分析样品表面的各元素相对含量比例，仪器为美国PHI 公司的PHI 5000C ESCA System ，采用条件为铝/镁靶，高压14.0 kV ，功率259 W ，真空优于1.33 × 10−6 Pa 。

采用美国RBD 公司的RBD147数据采集卡和AugerScan3.21软件分别采集样品的0~1200 (1000) eV 的全扫描谱(通能为93.9 eV)，而后采集各元素相关轨道的窄扫描谱(通能为23.5 eV 或46.95 eV)。

以C1S = 284.8 eV 为基准进行结合能校正，采用XPSPeak4.1软件进行分峰拟合。

2.3. 催化剂的活性评价将催化剂粉末进行压片筛分，选取40~60目的催化剂颗粒。

称取催化剂颗粒0.3 g 装入内径为6 mm 的石英玻璃反应管。

模拟气的组分为φ(C 7H 8) = 5 × 10−4、φ(O 2) = 20%，N 2为载气，气体流量为100 mL/min ，催化反应温度为150℃~400℃。

甲苯的浓度采用气相色谱(氢火焰检测器)测量。

3. 结果与讨论3.1. 催化活性图1比较了Co 基催化剂催化燃烧甲苯的活性。

在2种催化剂上，甲苯转化率均随温度升高而上升。

这2种催化剂的活性Co/CeO 2 > Co/TiO 2。

Co/CeO 2具有更高的活性，其T 50、T 80和T 90分别为210℃、225℃和230℃，在300℃时甲苯转化率达到100%。

Co/TiO 2具有较低的活性，其T 50和T 90分别为230℃、250℃在325℃时甲苯转化率达到100%。

Figure 1. Comparison of activity of Co-based catalysts图1. Co 基催化剂的活性比较3.2. 构-效关系表1比较了2种催化剂的比表面积和孔体积。

Co 基催化剂的比表面积和孔体积的大小为Co/CeO 2 > Co/TiO 2。

结合催化活性结果，得到催化剂的活性与催化剂的比表面有一定的正相关性，催化活性最好的王晟康等Co/CeO 2具有更大的比表面积。

Table 1. Specific surface area and pore volume of two catalysts表1. 2种催化剂的比表面积和孔体积催化剂Co/TiO 2 Co/CeO 2 比表面积(m 2/g)13.35 21.07 孔体积(cm 3/g) 0.07 0.07图2为2种催化剂的XRD 谱图。

Co/CeO 2催化剂中的Ce 以CeO 2 (PDF#34-0394)的形式存在，主要衍射峰2θ = 28.6˚的晶面为(111)和2θ = 47.5˚的晶面为(220)。

Co/TiO 2中的Ti 以TiO 2 (PDF#72-0021)的形式存在，主要衍射峰2θ = 25.5˚的晶面为(110)。

通过PDF 卡片(PDF#74-1656)，Co/TiO 2催化剂中Co 主要以Co 3O 4晶型存在，主要衍射峰2θ = 31.3˚、2θ = 36.9˚和2θ = 65.4˚的晶面分别为(220)、(311)和(440)。

通过PDF 卡片(PDF#42-1467)，Co/CeO 2催化剂中的Co 主要以Co 3O 4晶型存在，主要衍射峰2θ = 31.3˚的晶面为(220)和2θ = 36.9˚的晶面为(311)。