銅、銀摻雜OMS-2催化劑的制備及以鄰二甲苯深度催化氧化的研究.pdf

1、揮發(fā)性有機化合物（VOCs）是人類活動中最為常見的污染物，嚴重危害生態(tài)環(huán)境及人類的健康。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的關鍵。本論文以鄰二甲苯為目標污染物，制備出一系列銅、銀摻雜改性的OMS-2（Ⅱ型氧化錳八面體分子篩）催化劑。實驗結果如下:
　　(1)以高錳酸鉀和丙醛為反應物，制備出OMS-2;同時利用丙醛和斐林試劑發(fā)生反應生成氧化亞銅，采用同步還原法，制備出0.025Cu-OMS-2

2、-400催化劑，并與浸漬法制備的0.025Cu/OMS-2-400進行對比。催化鄰二甲苯活性測試結果顯示，盡管OMS-2和0.025Cu-OMS-2-400的T100（CO2的產(chǎn)率為100％時催化燃燒溫度）均為200℃，但0.025Cu-OMS-2-400的T20（CO2的產(chǎn)率為20％時催化燃燒溫度）為147℃比OMS-2降低36℃。而0.025Cu/OMS-2-400的T100為210℃，T20為180℃?？梢娡竭€原法摻雜銅有利于提

3、高低溫催化活性。XPS結果顯示，0.025Cu-OMS-2-400中含有Cu+和Cu2+，但XRD結構表征顯示，0.025Cu-OMS-2-400為OMS-2晶型，沒有出現(xiàn)Cu的衍射峰，說明同步還原法可能將銅物種高度分散在OMS-2晶格間隙中。SEM結果顯示，0.025Cu-OMS-2-400為四方體納米顆粒，BET測試表明0.025Cu-OMS-2-400比表面積可達到164m2/g。H2-TPR和O2-TPO測試表明，0.025Cu

4、-OMS-2-400晶格氧流動性和再氧化能力較強。上述結果表明，同步還原法得到的Cu摻雜OMS-2催化劑其催化活性提高可能是因為分子氧易于吸附在Cu2O的活性位點上，而且0.025Cu-OMS-2-400中的Cu+的存在促進了Mn3+/Mn4+間的交換，有利于將鄰二甲苯完全催化氧化成CO2和H2O。采用同步還原法制備一系列ACu-OMS-2-B-C催化劑，其中A代表Cu/Mn摩爾比，B代表Cu(NO3)2溶液濃度，C代表焙燒溫度。在催化

5、氧化鄰二甲苯的活性測試中0.025Cu-OMS-2-0.05-400的T100為200℃，T20為147℃，催化活性最佳。
　　(2)由(1)中可知0.025Cu-OMS-2-400只能提高低溫催化活性，所以進一步研究銅、銀共摻雜OMS-2催化劑0.025Cu-0.02Ag-OMS-2-400?；钚詼y試結果顯示，0.025Cu-0.02Ag-OMS-2-400的T100和T20分別為180℃和119℃，與0.025Cu-OMS-2

6、-400相比分別降低20℃和28℃，可見Ag的加入能同時提高高溫、低溫催化活性。XPS結果顯示0.025Cu-0.02Ag-OMS-2-400中同時含有Cu+和Cu2+、Ag0和Ag+，但XRD結果顯示并沒有出現(xiàn)任何Cu、Ag的衍射峰。因此推測可能銀物種高度分散在OMS-2晶格結構中形成Ag-O-Mn鍵，而銅物種高度分散在OMS-2晶格間隙中。SEM和BET結果顯示0.025Cu-0.02Ag-OMS-2-400形貌為菱形納米顆粒，比表

7、面積可達178 m2/g。H2-TPR和O2-TPO結果表明，0.025Cu-0.02Ag-OMS-2-400晶格氧流動性及再氧化能力最強。上述結果表明Cu、Ag的協(xié)同作用，提高了OMS-2的高溫和低溫催化活性。從Cu、Ag摻雜量和丙醛反應量兩方面進一步篩選同步還原法制備銅、銀共摻雜OMS-2催化劑的最佳制備條件，得到XCu-YAg-OMS-2-Z，其中X代表Cu/Mn摩爾比，Y代表Ag/Mn摩爾比，Z代表丙醛反應量。結果發(fā)現(xiàn)，0.02