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催化燃烧中的金属氧化物载体

返回列表 浏览量:1070 发布日期:2020-09-09 21:09:34【

  钛白粉和氧化铝因其比表面大、耐高温、成本低等优点,在许多研究领域都被用作常用的辅助材料,常用作贵金属催化剂的载体。由于CeO2中Ce3+和Ce4+中间相互转换,具有极强的储存和释放氧气的功能,因此,稀土金属铈的金属氧化物也常被用作催化剂的载体,在催化点燃工业中具有广阔的应用前景。

  氢氧载体的类型、形态结构和融合方法以及贵金属活性成分都可能对催化性能造成危害。用不同负载量的贵金属如Cao等进行Pt、Pd、Ru,对其催化二氯甲烷进行了科学研究。科研结果表明,在超低温条件下,催化剂对二氯甲烷的催化活性排序为:Pd/TiO2>Pt/TiO2>Ru/TiO2。最初,Pd/TiO2显示了良好的催化活性,但随着时间的推移,对CO2的选择性下降;Pt/TiO2随着温度的升高,对CO2的选择性下降更加明显;而Ru/TiO2则主要表现为催化活性的高度可靠。通过对Pd/TiO2、Pt/TiO2和Pt/TiO2的分析发现,催化过程中碳积累和积氯的情况完全不同,改变了贵金属的价态分布,促使高价态Pd4+,Pt4+增加,廉价态Pd起催化作用,Pt下降;Ru/TiO2催化剂中,RuO2能合理地去除副产物氯,除此之外,Ru/TiO2直径很大,有利于分析整个空气氧化过程中的副产物,抑制催化剂的降解。单质贵金属催化剂虽然主要表现出较高的活性,但当贵金属相互融合后构成的耐磨钢管催化剂仍能产生较强的协同作用,可明显提高其催化性能。以CeO2为载体制备的Au-Pd/CeO2耐磨钢管催化剂对二甲苯的催化性能明显高于单用贵金属催化剂,其原因是Au的加入促进了Pd0的比重的提高,进而提高了催化性能。由于载体本身独特的物理特性,当载体负载贵金属时,会产生不同水平的相互作用,进而主要表现出不同的催化性能。研究了二氯甲烷在贵金属Pt-负载到不同氢氧化物(α-Al2O3,TiO2,CeO2)上的催化性能,发现Pt/Al2O3的催化活性最高,这可能是因为它的Lewis酸和Br?酸碱结构域较多,有利于正中间体CH2O和CH3Cl的转化;Pt/CeO2选择性较好,这可能是由于CeO2载体本身具有较强的氧化能力和良好的氧活性所致。通过改变载体的外形构造,可以控制催化剂比表面积、曝露晶向等,从而危害到催化剂活性区域的曝露、超低温氧化性能和氧传递速度。Qin等[31]选择浸渍法使Ag负载CeO2(CeO2纳米技术正方体,CeO2-c,CeO2-r,CeO2纳米技术棒,CeO2-r)和CeO2纳米技术正八面体(CeO2-o,CeO2-o,CeO2-o)上的乙酸丁酯进行空气催化氧化,发现Ag/CeO2-c具有较高的催化性能,这是由于形效作用所致,它的Ag0成分高,Ce3+/Ce4+比例大,更多的表层吸氧是由于它的催化性能优良所致。值得注意的是,实际催化效果主要表现为较好的氢氧化物,不一定就是适宜载重贵金属催化剂的载体。除对负载型催化剂的催化性能进行考察外,还对未负载的催化剂的有机化学特性进行了剖析。对CeO2-c,CeO2-r,CeO2-o来说,CeO2-r催化的实际效果最好,而Ag/CeO2-c催化的实际效果最好,这主要是因为载体与活性成分之间存在不同程度的相互作用。

  虽然负载型贵金属催化剂的催化性能早已具有极强的超低温催化性能,但是针对制药行业的工业废气成分复杂、耗水量大的特点,还可以根据对载体或活性成分进行改性的方法进一步提高催化性能。在Chen等人的实验中,用CeO2-Al2O3和氢氧化物作为载体负载贵金属Pt,对二氯甲烷的催化空气氧化性进行了科学研究。科学家们发现,在催化剂表面添加碳元素后,催化剂的酸碱性会下降,但是由于CeO2优异的储存和释放氧的能力,贵金属在CeO2和CeO2之间的固溶体会促使原料氧化,而这种固溶体主要是由于CeO2具有优异的催化性能,在与二氯甲烷转换速率为50%时,T50温度为312℃。以Pd为活性组分,Mn为改性剂,制备出Pd-Mn/TiO2催化剂,并对其催化甲苯空气氧化性进行了科学研究。科研数据表明,与单一活性组分相比,Pd-Mn/TiO2催化剂的催化活性有显著提高,而Pd0.01Mn0.2/TiO2的催化活性最好,分别为210℃和236℃。其原因在于Pd0.01Mn0.2/TiO2中价格态Mn的组分较高,另外催化剂中Pd0的组分为75.5%,两者都会产生电子转移作用,促使催化剂吸氧提高,具有良好的催化性能。上述结果表明,适当的金属材料改性剂加入到催化剂中,可改变催化剂的正离子价态,提高贵金属颗粒的分布,从而改善了催化剂的性能。

  

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