鈷摻雜OMS-2催化劑的制備及對(duì)鄰二甲苯深度催化氧化的研究.pdf

1、苯系污染物（如苯、甲苯及二甲苯等）屬于揮發(fā)性有機(jī)污染物(VOCs，Volatile OrganicCompounds)是空氣中的主要污染物之一，其主要來(lái)源于化工原料的生產(chǎn)、汽車(chē)尾氣的排放及家庭裝修等，嚴(yán)重危害生態(tài)環(huán)境及人類(lèi)的健康。催化燃燒法是治理VOCs的最佳方法之一，制備出高效的催化劑成為治理VOCs的關(guān)鍵。本論文以鄰二甲苯為目標(biāo)污染物，研制出一系列經(jīng)過(guò)改進(jìn)過(guò)后的低溫高活性催化劑。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下:
　　(1)利用乙酸鈷、乙酸錳和高

2、錳酸鉀溶液發(fā)生反應(yīng)，采用氧化還原沉淀法，制備出0.06Co-OMS-2-400(Ⅱ型氧化錳八面體分子篩)，簡(jiǎn)稱(chēng)XCo-OMS-2-Y-Z，其中X代表Co/Mn摩爾比，Y代表Co(CH3COO)2溶液濃度，Z代表焙燒溫度。并與浸漬法制備的0.06Co/OMS-2-400及空白樣品OMS-2-400一一進(jìn)行對(duì)比。催化鄰二甲苯活性測(cè)試結(jié)果顯示，0.06Co-OMS-2-400的T100（CO2的產(chǎn)率為100％時(shí)催化燃燒溫度）為200℃，與浸漬

3、法制備的催化劑0.06Co/OMS-2-400及空白樣品OMS-2-400的T100相比分別降低了20℃和10℃;0.06Co-OMS-2-400的T20為130℃，比0.06Co/OMS-2-400及OMS-2-400的T20分別降低了45℃和36℃?？梢?jiàn)氧化還原沉淀法摻雜鈷有利于同時(shí)提高催化劑的高溫及低溫催化活性。XRD結(jié)構(gòu)表征顯示，兩種制備方法制得的催化劑中Mn均以MnO2形態(tài)存在，Co以Co3O4形態(tài)存在，但浸漬法制備的催化劑有

4、Co3O4的特征吸收峰而氧化還原法制備的催化劑沒(méi)有，經(jīng)EDX測(cè)試，可知氧化還原沉淀法制得的催化劑是含有鈷元素的，說(shuō)明氧化還原沉淀法可能將鈷物種分散在OMS-2晶格間隙中。BET測(cè)試表明0.06Co-OMS-2-400比表面積可達(dá)到129.452m2/g，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于0.06Co/OMS-2-400(49.196m2/g)和OMS-2(60.447m2/g)的比表面積。SEM結(jié)果顯示，0.06Co-OMS-2-400的形貌為規(guī)則的四方體顆粒，

5、0.06Co/OMS-2-400的形貌為納米顆粒堆積成的塊狀，OMS-2的形貌為大小不一的塊狀顆粒。H2-TPR測(cè)試表明，0.06Co-OMS-2-400的還原峰位置的溫度最低可達(dá)到288℃，比OMS-2-400減低了38℃，0.06Co/OMS-2-400的低49℃。述結(jié)果表明，氧化還原沉淀法得到的鈷摻雜OMS-2催化劑其催化活性提高可能是鉆進(jìn)入到OMS-2的晶格中，增大了Mn-O鍵間的距離使其比表面積最大而且0.06Co-OMS-2

6、-400中的鈷離子存在促進(jìn)了Mn3+/Mn4+間的交換，有利于將鄰二甲苯完全催化氧化成CO2和H2O。在催化氧化鄰二甲苯的活性測(cè)試中0.06Co-OMS-2-0.7-400的T100為200℃，T20為130℃，催化活性最佳。
　　(2)為了對(duì)氧化還原沉淀制備方法做進(jìn)一步的研究，將鈷錳摩爾比、乙酸鈷溶液的濃度和焙燒溫度進(jìn)行改變，結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)鈷錳摩爾比為0.06時(shí)、乙酸鈷溶液的濃度為0.7mol/L、焙燒溫度為400℃時(shí)，將鈷物種高度

7、分散到OMS-2的晶格中，能有效的活化晶格氧，明顯提高催化劑的催化活性。在200。C時(shí)就能將鄰二甲苯完全催化氧化。
　　(3)當(dāng)分別改變錳鹽和鈷鹽的酸根（CH3COO、NO3-、SO42-）時(shí)，XRD結(jié)果顯示改變酸根后與未改變之前的晶型均為OMS-2。BET測(cè)試結(jié)果顯示，當(dāng)酸根為CH3COO-時(shí)，比表面積為129.452m2/g;酸根為SO42-時(shí)，比表面積為58.608m2/g;酸根為N03-時(shí)，比表面積為46.757m2/g;