近日,中国科学院城市环境研究所贺泓研究团队在VOCs催化燃烧研究方面取得进展。该研究利用热稳定好、传质、传热性能优良的纤维基材料为载体,通过不同方式负载贵金属钯制备了新型催化剂。
挥发性有机物(VOCs)是加重大气复合污染的重要前驱体之一。根据 “十三五规划纲要”,2020年VOCs排放总量较2015年要下降10%以上。要实现总量减排,亟需加大VOCs污染控制力度。催化燃烧技术是去除VOCs的主流技术之一,应用最为广泛的催化剂为贵金属催化剂。催化剂载体能提升贵金属分散和改变贵金属化学态,在VOCs转化活性、稳定性等方面有显著影响。
由于VOCs燃烧要求催化剂具备优良的反应活性及传质、传热性能和热稳定性,因此开发新型高效催化剂是目前该技术得以应用的关键。
研究团队采用超声辅助浸渍法在陶瓷和玻璃纤维支架上分别用水、硫酸和硝酸浸出预处理合成了纤维钯催化剂。接下来对制备的催化剂进行了苯催化燃烧试验。在苯的转化和二氧化碳的产量方面,pd-陶瓷纤维比pd-玻璃纤维表现出更好的活性,0.8 wt-pd负载是最佳负载量。制备的催化剂有非顺比、百比、xrd、xps、tem、原位漂移剂和tpd。
以陶瓷纤维基为载体的催化剂净化苯的活性最佳
试验结果表明,相对较大的表面积、较强的支承酸性、分散良好的pd颗粒、适宜的氧化还原和解吸性能,均对陶瓷纤维基催化剂的良好性能有一定的促进作用。结果表明,pd-陶瓷纤维催化剂是去除挥发性有机化合物的有效方法。基于纤维基催化剂机械强度好、传质性能佳和成型容易等优势,可便捷应用于不同形状及尺寸的催化燃烧反应器之中,节约了应用成本。
载体较强的酸性和对贵金属的有效分散是其活性优良的关键
该项研究得到国家自然科学基金项目和国家重点研发计划项目的支持,已申请发明专利一项,后续研究将重点解决其量产问题。
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