复合氧化物催化剂消除有机气体污染的研究

论文摘要

近年来由于环境保护和提高能源利用率的需要，对催化燃烧催化剂的研究已成为研究的热点之一。催化燃烧可使有害的有机组分在较低温度下（通常250℃～400℃之间）完全燃烧，转化为无害的二氧化碳和水，净化效率可高达95％以上，已被各行业广泛采用。本文用沉淀法和水热合成法制备了一系列过渡金属氧化物甲烷燃烧催化剂，主要工作如下：1、沉淀法制备了单组分锆、铈、镧、钴、锰、铁金属氧化物催化剂，考察了活性组分和焙烧温度对活性的影响。结果表明活性随焙烧温度的升高而降低，相同的制备条件下单组分催化剂中钴、铁、锰的氧化物活性较好，活性最好为氧化铁，T99％为579℃。双组分复合氧化物中Co／Mn的活性最好，T99％为556℃。而钙钛矿型催化剂活性较差。负载于ZrO2的LaMnOa和LaCoOa钙钛矿型催化剂活性较负载前有所提高，LaFeOa负载后活性下降。另外对催化进行了XRD和BET表征，考察了催化剂晶相结构和表面性质。2、用正交实验法考察了催化剂的水热合成法的制备条件，从考察范围内选取最优条件为前驱反应物为Co（NO3）2，反应温度为160℃，反应时间为4h，尿素用量为化学计量反应所需的4.5倍，焙烧温度为500℃。优化方向为增大反应温度和尿素用量。验证实验表明催化剂活性有很大提高，钴样品的T10％、T99％为271℃、452℃。同样条件下水热法制备了钴和锰双组分催化剂。活性不如单组分样品。XRD和BET表明没有固溶体形成。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 催化燃烧对保护环境的意义
• 1.2 催化燃烧利用能源
• 1.3 催化剂利用的其它途径
• 1.3.1 甲烷制合成气
• 1.3.2 甲烷氧化偶联
• 1.3.3 甲烷传感器
• 1.3.4 减低柴油机尾气颗粒物排放
• 1.4 催化燃烧催化剂的分类
• 1.4.1 贵金属
• 1.4.2 六铝酸盐型催化剂
• 1.4.3 过渡金属催化剂
• 1.5 本文的主要内容
• 第二章 催化剂的制备及表征
• 2.1 沉淀法
• 2.1.1 准备工作
• 2.1.2 制备步骤
• 2.2 水热法
• 2.2.1 准备工作
• 2.2.2 制备步骤
• 2.3 催化剂样品的表征
• 2.3.1 催化燃烧实验装置及方法
• 2.3.2 比表面（BET）测定
• 2.3.3 X射线衍射（XRD）
• 第三章 沉淀法制备催化剂活性及表征
• 3.1 催化剂甲烷催化燃烧活性
• 3.1.1 单组分型催化剂
• 3.1.2 双组分型催化剂
• 3.1.3 钙钛矿型催化剂
• 3.2 催化剂的表征
• 3.2.1 催化剂X射线衍射实验（XRD）
• 3.2.2 比表面积测定（BET）
• 3.3 本章小结
• 第四章 水热法制备催化剂的性质及表征
• 4.1
• 4.1.1 水热法制备条件考察
• 4.1.2 催化剂甲烷催化燃烧活性
• 4.1.3 正交分析
• 4.1.4 催化剂的表征
• 4.2 验证实验-单组分催化剂的性质
• 4.2.1 催化剂活性
• 4.2.2 催化剂XRD及BET表征
• 4.3 水热法制备双组分催化剂的性质
• 4.3.1 催化剂活性
• 4.3.2 催化剂XRD及BET表征
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 导师和作者简介
• 北京化工大学硕士研究生学位论文答辩委员会决议书