【摘 要】
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电磁感应加热技术是一种通过吸收电磁能直接转换为热能的非直接接触式加热技术。该法直接在磁性材料上感应产生热量,无需加热整个反应器,改善了能量传递效率,降低了热量耗散。因此,电磁感应加热为高温化学过程提供了独特的解决方案,有望克服使用传统加热方法时带来的加热/冷却速率缓慢、加热不均匀、低能效等问题。本文制备了铁基掺氮碳纳米管磁性催化剂以及铁基掺氮碳纳米管负载银磁性催化剂,利用其电磁感应加热特性高效去除
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电磁感应加热技术是一种通过吸收电磁能直接转换为热能的非直接接触式加热技术。该法直接在磁性材料上感应产生热量,无需加热整个反应器,改善了能量传递效率,降低了热量耗散。因此,电磁感应加热为高温化学过程提供了独特的解决方案,有望克服使用传统加热方法时带来的加热/冷却速率缓慢、加热不均匀、低能效等问题。本文制备了铁基掺氮碳纳米管磁性催化剂以及铁基掺氮碳纳米管负载银磁性催化剂,利用其电磁感应加热特性高效去除金橙Ⅱ和甲醛。具体研究内容如下:（1）通过简单的热解氯化铁和三聚氰胺制备了铁基掺氮碳纳米管磁性催化剂（Fe@NCNTs）。优化的合成条件下制得的催化剂具有均匀的碳纳米管形貌,管径为100 nm左右,铁颗粒填充在管内,氮主要掺杂在碳纳米管的表面。Fe@NCNTs为铁磁性材料,并展现出软磁性的特征。Fe@NCNTs催化剂具有较好的磁热效应产热功率,在感应电流为24 A（中心处磁场强度为2.4 k A/m）,频率为300 k Hz的磁场条件下,比吸收率和有效比吸收率分别可达116.1 W/g、6.72×10-2 W/g·k Hz·（k A/m）~2,在同等磁场条件下产热功率在文献中处于较高水平。（2）Fe@NCNTs磁性催化剂在交变磁场中电磁感应产热,为活化过氧单磺酸钾去除金橙Ⅱ反应体系提供热量,实现金橙Ⅱ高效去除。Fe@NCNTs在感应电流为24 A、频率为300 k Hz的磁场条件下感应加热使得反应瓶壁温度最高到达107°C,120 min内对金橙Ⅱ的降解率将近100%,并且四次循环反应后120 min内仍能近乎完全去除金橙Ⅱ。（3）在Fe@NCNTs表面负载Ag制得Ag/Fe@NCNTs磁性催化剂,耦合电磁感应加热用于催化氧化空气中的甲醛。感应电流为24 A,频率为300 k Hz的磁场条件下,4Ag/Fe@NCNTs在交变磁场中快速感应产热,反应器壁温度2 min迅速达到72°C,10min内稳定在100°C左右。对反应气空速为120000 m L·h-1·g-1、120 ppm的甲醛气体实现近乎完全转化,50 h连续反应以及100次升温/降温循环后仍能保持近100%甲醛转化。
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