Cr基催化劑上VOCs催化氧化性能研究.pdf

1、催化燃燒是一種能耗低、處理效率高的有機廢氣(VOCs)治理方法,該法因設備簡單,不易形成Nox二次污染等優(yōu)點在當前VOCs處理技術中備受關注。其中催化劑是VOCs催化燃燒技術的核心。含氯有機廢氣是較難處理的一類廢氣,目前報道的含氯有機廢氣凈化催化劑需要的反應溫度較高、而且使用壽命較短,因此迫切需要提高催化劑的性能。對于含氯有機廢氣的處理,通常采用Cr基催化劑。Cr基催化劑對含氯有機廢氣有較高的催化性能,但是對碳氫化合物有機廢氣的催化性能

2、卻不高。然而工業(yè)排放廢氣往往是多種VOCs同時存在,即除了含氯有機物外,還有芳烴、酯、醇等。因此,開發(fā)對含氯有機物、含氧烴和芳烴有機物均具有高催化性能的催化劑,以滿足工業(yè)有機廢氣處理的需要,是本論文的研究目標。獲得如下研究結果:
　　 1.采用沉積沉淀法制備了不同Cr含量的CrOx/ZrO2催化劑,并考察了該催化劑對CH4氧化的催化性能。實驗結果表明,催化劑中Cr物種以晶相Cr2O3形式存在,而載體ZrO2以單斜相為主。隨著焙燒

3、溫度升高,催化劑中ZrO2和Cr2O3的晶粒明顯增大。Cr2O3和ZrO2之間的相互作用使得雙組分CrOx/ZrO2催化劑的比表面積大于相應的單組份催化劑。催化劑對CH4氧化性能隨著Cr含量的提高而增強,Cr含量20％時催化劑的活性最高,CH4完全轉化溫度為450℃。進一步增加Cr含量催化活性下降是由于Cr2O3晶粒增大的緣故。
　　 2.通過對CrOx/Al2O3催化劑的XRD和Raman表征,發(fā)現(xiàn)催化劑中大部分的Cr物種以晶

4、相Cr2O3形式存在,少量以非晶相或高分散的高價態(tài)形式存在。催化劑對CH2Cl2的催化反應結果顯示,Cr含量為20％時催化劑表現(xiàn)出較高的氧化活性和反應穩(wěn)定性,CH2Cl2的完全轉化溫度為350℃。從NH3-TPD表征結果可知,Cr負載增加的同時提高了催化劑的表面酸性,而且負載20％Cr使表面酸性增加量最大。綜合活性測試和表征結果,我們認為催化劑中高價態(tài)Cr物種是催化氧化CH2Cl2的活性相,且催化劑表面酸中心有利于CH2Cl2的氧化。<

5、br>　　 3.通過對照CrOx-ZrO2、Pd/ZrO2和Pd/CrOx-ZrO2催化劑對CH2CL2、乙酸乙酯和甲苯的催化性能和表征結果,發(fā)現(xiàn)CrOx-ZrO2對CH2Cl2和乙酸乙酯的氧化性能高于對甲苯的氧化性能,而Pd/ZrO2對甲苯表現(xiàn)出較好的氧化性能;雙組份Pd/CrOx-ZrO2催化劑對三種反應物都表現(xiàn)出較高的催化性能。BET測試和NH3-TPD表征結果顯示,Pd和Cr的添加增大了催化劑的比表面積,提高了催化劑的表面酸性