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介绍一下催化燃烧RCO/CO中的贵金属催化剂

2019-10-12 14:28:30 东莞市中仁环保科技有限公司 阅读

近年来,随着工业的飞速发展和人口的快速增加,排放到空气中的挥发性有机物(VOCs)废气急剧增多,已成为导致大气污染的主要原因,严重危害人类的健康,制约社会经济的可持续发展。

 寻求合理有效的治理技术来解决VOCs 污染问题,已经迫在眉睫。催化燃烧技术(含RCO/CO)是实现VOCs 高效燃烧的一种处理技术,因具有起燃温度低、处理效率高和无二次污染等优点,在VOCs 净化处理过程中显示出了极大的竞争力。

催化燃烧技术的核心问题在于高效、稳定催化剂的设计和制备,贵金属催化剂具有较高的催化活性和选择性,但由于资源稀缺,价格昂贵,这类催化剂通常负载在载体上,作为负载型催化剂被用于VOCs的催化燃烧。一方面提高了贵金属的分散性,减少其用量,降低催化剂成本,另一方面可发挥贵金属与载体之间的协同作用,进而改善催化剂的催化性能。

贵金属催化剂通常以Pt、Pd、Au 等金属作为活性组分,其中对Pt、Pd 的研究起步较早。仅对贵金属催化剂做科普性简要介绍。

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一、Pt 催化剂

Pt 催化剂对VOCs 的催化燃烧具有较高的催化活性,在作为负载型催化剂时,其活性往往受多种因素的影响,如载体的性质、颗粒尺寸以及Pt 的负载量等。由于载体的比表面积、孔结构、酸碱度以及疏水性等,通常对活性组分的分散性、反应物分子的吸附作用和金属-载体之间相互作用等均有着较大的影响,使得载体的性质在很大程度上决定了负载型Pt 催化剂的催化活性;因此,载体的不同,会导致负载型Pt 催化剂表现出不同的VOCs 催化燃烧活性。

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总体上看,Pt 催化剂对苯、甲苯具有较高的催化燃烧活性,在处理含氯VOCs 时有更高的CO2选择性,但难以催化氧化乙酸乙酯,且易受CO 中毒的影响。

二、Pd 催化剂

与 Pt 催化剂相比,Pd 催化剂有着更好的稳定性,且价格相对低廉;在一定条件下,Pd 催化剂拥有比Pt、Au 催化剂更高的催化活性。

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因此,Pd 催化剂在VOCs 催化燃烧领域得到了广泛的研究和应用。

三、Au 催化剂

在催化领域,Au 是一种对氧和氢呈现惰性的金属。相比于Pd 和Pt,Au 与吸附物间的作用力更为适中,在某些条件下能获得远优于Pt、Pd 催化剂的效果。

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自从发现纳米Au 催化剂具有良好的CO 催化氧化活性后,将Au 作为活性组分的催化剂成为了人们研究的热点。

四、双组分贵金属催化剂

众多研究表示,向单组分贵金属催化剂中添加另一贵金属组分,可促进电子的流动和表面氧的生成,影响颗粒粒径和电子结构,展现了比单组分贵金属催化剂更优异的催化活性。

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据了解,目前过渡金属改性的贵金属催化剂和Pt-Pd、Pd-Au 等双组分贵金属催化剂是该方向的研究热点。对贵金属催化剂载体的研究通常涉及载体孔结构和酸性的调控,孔结构影响了组分分散度和分布形式,载体的酸性位强化了分子的吸附裂化,却也易导致积碳的生成。

此外,部分催化材料还产生了载体-金属的强相互作用,组分的物理化学性质发生变化,影响了催化剂的反应活性。尽管贵金属有起燃温度低、催化活性高等优势,实际应用中,贵金属催化剂仍存在易受S、P、Cl 等元素中毒的问题。因此,研究多组分VOCs 的催化燃烧,在环境保护领域具有重要的意义。

来源:北极星VOCs在线



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