降解多氯芳烃的过渡金属氧化物催化剂设计合成及催化性能分析.pdf

中文摘要 中文摘要 多氯芳烃类污染物(如二恶英、多氯联苯等)大量存在于环境中，具有高 毒性、持久性和生物蓄积性，严重危害人体健康和生态环境，对其控制技术与 原理的研究是环境化学领域的研究热点之一。催化氧化法具有燃烧温度低、产 物矿化完全、安全性好等优点，被认为是去除环境中多氯芳烃污染物的最有效 途径。过渡金属氧化物催化剂作为一类广泛应用的催化剂，在催化降解多氯芳 烃污染物方面也有重要价值，研究者们围绕高催化活性、环境友好、廉价易得 的催化剂的设计合成开展了大量工作，并对催化反应机理进行了探讨。 本论文制备了系列钙掺杂铁氧化物催化剂和负载型CuO--Ce()2催化剂，并以 邻二氯苯(o-DCB)作为多氯芳烃的模型化合物，研究了催化剂制备方法、组 分含量、反应条件对于催化o-DCB氧化分解性能的影响，初步探讨了钙掺杂铁 氧化物催化剂催化氧化o-DCB的反应机理。主要研究内容及结果归纳如下： 1．采用表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)辅助合成法制得具有 介孔结构和较高比面积的系列钙掺杂铁氧化物催化剂，用X射线衍射()(】[m)、 N2吸附一脱附、透射电镜(TEM)等手段表征分析其组成和结构，并在自行搭建 的固定床微反一色谱装置上考察其催化o-DCB氧化分解的性能及其影响因素。 围为16--45衄。催化性能评价结果表明，所制备的钙掺杂铁氧化物催化剂在 400～5000C可以催化o-DCB完全转化，催化剂组成中的钙铁摩尔比、制备过程 结构导向剂CTAB的用量以及反应气氛中水分含量对于催化剂活性均有重要影 (其中，Ca、Fe实际摩尔百分含量分别为9．5％和90．5％)总体表现出最高的催 化活性。在水含量为1％的反应条件下，各催化剂的催化活性与无水条件下的活 性相比均有不同程度的提高，但是在300--3500C之间存在活性下降趋势，而反 应温度达到3500C以上时又出现反弹。这可归因于H20既可以加速催化剂表面 C1离子转移又可以与反应物竞争吸附活性位点的双重效应。CTAB可以造成催 化剂的孔结构和比表面积的增加，显著影响催化剂的活性，其用量以9mmol为 中文摘要 断裂，并且其最终氧化分解效率较高。 2．采用溶觥胶法制得具有分级多孔结构、高比表面积的Si02(HPS)， 并将其作为催化剂载体用水热法制得负载型CuO-Cc02催化剂，用XRD、N2吸 等手段对其进行表征，并考察了其对于o-DCB催化氧化的催化性能。表征分析 和较高比表面积(127．6--220 m2儋)。催化活性评价结果表明，Cc02和CuO负载 量分别为52．1叭．％和3．4 wt．％的HPS4对于o-DCB氧化分解具有最高的催化 活性和良好的稳定性。Cc02和CuO的相对负载量以及两者的协同作用、CuO在 催化剂表面的分散程度、介孔结构与高比表面积等因素均会对催化剂活性有重 要影响。 关键词：多氯芳烃：邻二氯苯；过渡金属氧化物；氧化铁：氧化铜；催化降解； 催化氧化 II Abstract aromatic illsdioxinsand Polyclalofinatedhydrocarbons，suchpolychlorinated existintheenvironmentand humanhealthand biphenyls，widely seriouslyendanger the duetotheir andbioaccumulation．It damageecosystem hi曲toxicity,persistence the inenvironmental to isoneof focuses research effectiveand chemistry develop efficientmethod