23573.銀基催化劑上甲醛吸脫附及催化氧化性能研究

1、博士學(xué)位論文銀基催化劑上甲醛吸一脫附及催化氧化性能研究HCHOAdsorption—DesorptionandCatalyticOxidationPerformanceoverAgBasedCatalysts學(xué)號(hào)：ll118015完成日期：2014—10—26大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)博士學(xué)位論文摘要JIIIIIIMIIIIIIIMIIIIY2728561甲醛(HCHO)是一種重要的

2、室內(nèi)污染物，對(duì)環(huán)境和人類健康造成極大危害，因此，甲醛的消除越來(lái)越成為人們的研究熱點(diǎn)。催化氧化法是一種高效的甲醛去除方法，具有無(wú)二次污染，簡(jiǎn)單易操作、能耗低、工藝成熟等優(yōu)點(diǎn)。相對(duì)廉價(jià)的銀(Ag)催化劑被認(rèn)為是一種具有較好發(fā)展?jié)摿Φ募兹┐呋趸呋瘎?，但目前銀催化劑對(duì)甲醛氧化的反應(yīng)溫度仍然偏高。因此，本論文通過(guò)載體優(yōu)化、預(yù)處理?xiàng)l件調(diào)控和第二組分鈷(Co)的添加等方式提高銀催化劑對(duì)甲醛的低溫氧化活性，并系統(tǒng)研究了甲醛在銀基催化劑上的吸附一脫附

3、行為以及催化劑結(jié)構(gòu)與反應(yīng)性能間的構(gòu)效關(guān)系，得到的主要研究結(jié)果如下：(1)通過(guò)甲醛程序升溫脫附曲線及甲醛吸附穿透曲線測(cè)定，研究了不同載體材料上甲醛吸附一脫附性能。研究結(jié)果表明，甲醛吸附容量與比表面積、孔容等孔參數(shù)密切相關(guān)。載體比表面積和孔容越大，甲醛吸附容量越大；孔徑越小，孔徑分布越窄，甲醛脫附越難。四種具有不同比表面積和孔道結(jié)構(gòu)的載體上甲醛吸附脫附性能結(jié)果表明，具有規(guī)則孔道結(jié)構(gòu)、高比表面積的MCM41介孔材料具有最強(qiáng)的甲醛化學(xué)吸附性能。

4、并且，在AgtMCM41催化劑上，增加的甲醛低溫吸附位點(diǎn)為銀基催化劑上甲醛低溫催化氧化反應(yīng)提供可能。(2)通過(guò)原位紅外光譜及質(zhì)譜技術(shù)研究了Ag／MCM41催化劑上甲醛催化氧化反應(yīng)機(jī)理。研究結(jié)果表明，催化劑中的銀氧結(jié)構(gòu)能夠增強(qiáng)其對(duì)甲醛的吸附活化能力，提高甲酸鹽和吸附態(tài)CO物種的形成能力，從而加速最終產(chǎn)物C02的生成。銀催化劑表面羥基的存在為甲酸鹽物種的形成提供新途徑。甲酸鹽和吸附態(tài)CO活性中間物種的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)化是銀催化劑上甲醛催化氧化反應(yīng)的

5、速率控制步驟。在甲醛催化氧化反應(yīng)中，最終產(chǎn)物C02呈現(xiàn)雙途徑生成機(jī)制：1)通過(guò)甲酸鹽物種的解離反應(yīng)生成CO，CO再氧化反應(yīng)生成C02：2)甲酸鹽物種直接被氧化為C02。催化劑表面羥基與銀氧結(jié)構(gòu)是提高Ag／MCM一41催化劑上甲醛催化活性的重要因素。(3)為進(jìn)一步了解Ag／MCM一41催化劑上銀一氧結(jié)構(gòu)在甲醛催化氧化反應(yīng)中的作用，通過(guò)調(diào)控氧氣預(yù)處理溫度(5000C8000c)，研究了銀結(jié)構(gòu)與甲醛反應(yīng)中間產(chǎn)物以及表面反應(yīng)性能間的相互關(guān)系。研