尖晶石型鉻酸鈷催化劑的制備及其CVOCs氧化性能的研究.pdf

1、催化燃燒法是一種被廣泛用于含氯揮發(fā)性有機(jī)廢氣(CVOCs)消除的方法。目前，Cr基催化劑在CVOCs催化方面表現(xiàn)出良好活性和選擇性，原因在于CrOx具有良好氧化還原性能有助于含氯揮發(fā)性有機(jī)廢氣在催化劑表面吸附和氧化。但其在反應(yīng)中容易造成鉻物流失并污染環(huán)境。因此，合成出高效穩(wěn)定的Cr-基催化劑用于消除低濃度含氯有機(jī)廢氣，并研究其反應(yīng)機(jī)理，是本論文的研究目標(biāo)。本論文的研究內(nèi)容及結(jié)果如下:
　　1.采用NH4HCO3共沉淀法在不同焙燒溫

2、度下制備一系列尖晶石型CoCr2O4催化劑并測試其對CH2Cl2催化燃燒性能。結(jié)果表明，系列CoCr2O4催化劑都具有較高的反應(yīng)活性，并發(fā)現(xiàn)其性能受到表面酸性和氧化還原性的協(xié)同作用。其中，600℃焙燒的CoCr2O4-6催化劑因其具有較高的表面酸量(0.46mmol.gcat-1)和較高表面吸附氧濃度(Oats/Oat=0.55)，因此活性最佳，其T50為201℃，T90為278℃。該催化劑中含有CoCr2O4尖晶石和晶相Cr2O3，而

3、CoCr2O4是反應(yīng)主要活性組分。CoCr2O4尖晶石中的酸性位是吸附CH2Cl2分子的活性位，從而使得反應(yīng)更易進(jìn)行。
　　2.通過改變鈷鉻投料比的方式，合成了一系列純相的CoCr2O4尖晶石催化劑。通過對CoCr2O4系列催化劑進(jìn)行CH2Cl2活性評價(jià)，發(fā)現(xiàn)具有尖晶石結(jié)構(gòu)的CoCr2O4，能夠明顯提高催化氧化活性，且它們比一般的含Cr體系更穩(wěn)定，具有實(shí)際應(yīng)用潛力。我們發(fā)現(xiàn)一系列尖晶石型CoCrO4催化劑對CH2Cl2的催化燃燒都

4、具有較高的反應(yīng)活性，其中600℃焙燒的催化劑具有最佳的反應(yīng)活性(220℃時的面積比速率為3.41×10-8 molCH2Cl2s-1m-2)。反應(yīng)產(chǎn)物中沒有其他含氯鹵代烴，說明催化劑具有高選擇性。定量分析結(jié)果顯示，高溫焙燒會導(dǎo)致尖晶石八面體空隙里部分的Co3+會被Cr3+或Cr6+取代，增強(qiáng)了催化劑表面的酸性和還原性能，協(xié)同促進(jìn)了催化性能。此外，發(fā)現(xiàn)高價(jià)鉻物種(Cr6+)在催化反應(yīng)中起著重要的作用，Cr6+的TOFs(2.2×10-3