耐高温水热Mn基催化剂催化氧化乙酸乙酯研究

来源 :厦门大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ooniono
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
挥发性有机化合物(VOCs)危害性较大,其中酯类应用广泛,是具有代表性的一类VOCs。目前,我国针对VOCs治理颁布了一系列规划及法律法规,着重提出要把产生挥发性有机化合物(VOCs)的重点行业和重点污染物作为主要控制对象,在消除VOCs的各种技术中,催化氧化技术被认为是最有效的技术之一,因为它可以在低温下处理VOCs,并且与热焚烧技术相比,最小化二次污染空气。目前使用的贵金属催化剂在较低的温度下就可以将VOCs转化为水和二氧化碳,但是该催化剂成本高,易中毒,高温易烧结。而且,在大多数研究中,催化剂是在理想的反应条件下进行研究的,这与实际在较高温度和含有大量水分等复杂苛刻的条件下工作差别较大。因此,有必要开发一种具有高活性、高稳定的过渡金属催化剂来去除VOCs。对于过渡金属催化剂,氧化锰具有良好的氧化还原性能,但稳定性较差,而氧化铈具有较高的储氧能力,丰富的氧空位和强的氧化还原特性,MnOx与CeO2相互作用有助于促进氧物种在氧化还原循环中的移动,提高催化剂的活性。所以本文结合锰氧化和铈氧化的优势,以乙酸乙酯氧化为探针反应,探究不同条件下MnOx-CeO2催化剂的水热稳定性。本论文的主要研究内容如下:首先,本研究以氧化还原水热法、共沉淀法和浸渍法制备了三种新鲜催化剂RH-MnCe(f)、CP-MnCe(f)及IP-MnCe(f)(“f”表示该催化剂为新鲜催化剂),再将它们置于含有9%体积水蒸气的空气中750℃处理12 h,依次得到高温水热后的催化剂RH-MnCe(h)、CP-MnCe(h)及IP-MnCe(h)(“h”代表该催化剂为经高温水热处理后的催化剂)。考察三种催化剂对乙酸乙酯氧化的催化性能的影响。结果发现,三种催化剂催化乙酸乙酯反应性能顺序为RH-MnCe(f)>CP-MnCe(f)>IP-MnCe(f)。XRD、SEM、BET、H2-TPR和XPS等表征结果表明,制备方法会影响Mn组分进入CeO2晶格的含量,导致催化剂在高温水蒸气处理过程MnOx与CeO2相偏析的程度不同。三种方法所制得催化剂的水热稳定性顺序为RH-MnCe>CP-MnCe>IP-MnCe。氧化还原法制备的RH-MnCe催化剂经高温水蒸气处理后,MnOx与CeO2相偏析的程度最小,仍保留部分Mn组分掺杂在CeO2晶格中,具有较好的结构稳定性,保留较强的氧化还原性能。同时,MnO2与CeO2之间存在强的协同作用,有利于氧传递,易将化学吸附氧和晶格氧转化为活性氧,从而提高催化剂对乙酸乙酯的氧化能力。本研究进一步考察了 Mn/Ce比例对MnOx-CeO2催化剂水热稳定性的影响,并以XRD、SEM、BET、H2-TPR和XPS等方法对该系列催化剂进行表征。结果表明,Mn/Ce比例会影响催化剂的形貌,而不同的形貌其水热稳定性不同。当Mn/Ce比为1:1时,对应的催化剂(1Mn1Ce)其水热稳定性最好。合适的Mn/Ce比例,有利于催化剂形成较稳定的形貌。当Mn/Ce为1时,新鲜催化剂1Mn1Ce-f呈现棉絮状和薄片棒状两种形貌,在高温水蒸气处理过程中不易烧结长大成大颗粒,使水热处理后的催化剂1Mn1Ce-h稳定在较小的颗粒和棒状。而且MnOx与CeO2的相偏析程度最小,MnOx-CeO2间相互作用最强,催化剂表面仍保留较多的Mn4+和Ce3+,氧化还原能力最强,具有很强的氧传递能力,可产生最多的表面活性氧,因而1Mn1 Ce-h仍保持较好的乙酸乙酯催化活性。即当Mn/Ce为1时,催化剂的水热稳定性最高。最后,将氧化还原水热法制备的MnCe催化剂涂覆至堇青石载体上制备成型催化剂,用于工业小试。结果表明,MnCe/堇青石催化剂在285℃时对乙酸乙酯的转化率达到90%,并且在300℃下反应50 h,其对乙酸乙酯的转化率保持在95%,催化活性没有下降,稳定性能好。
其他文献
氮气防灭火技术属于惰气防灭火技术中的一种,近年来该技术以可快速降氧惰化、容易制取、工艺简单、成本低廉、效果明显等优势,得到了迅速发展。迈步式全断面埋管注氮工艺在整个采空区漏风路径上多布置注氮口,大幅增加了采空区氮气释放口,提高了氮气利用效率和防灭火效果,基于实际观测的氮气扩散半径和采空区自燃三带的分布,优化改进了迈步式全断面埋管注氮工艺参数的计算方法,并进行了实际布置,现场观测结果表明,迈步式全断
期刊
当今的幼儿园空间设计更加关注幼儿的生理、心理等特征,但是笔者在幼儿园空间设计调研中发现部分幼儿园空间设计仍存在空间封闭、布局单一等现象,自然主义元素在幼儿园空间设计没有得到很好体现,不利于幼儿天性的释放,影响了幼儿启蒙教育的效果。本课题从自然主义教育理念对自然主义教育的相关理论及幼儿园的空间形态需求等理论进行深入剖析。通过调查问卷形式,从幼儿园满意度、家具适宜度、空间布局合理度等方面,对童乐幼儿园
学位
多相流腐蚀是工业生产中的常见问题,对环境、经济等造成了巨大的影响。通常情况下,管道材料会间歇性的与不同液相或气相接触。当管道与水相接触润湿时,便会诱发腐蚀问题。为清晰理解这种多相交替润湿材料表面的腐蚀动力学过程,本论文利用前期研制出的交替润湿电解池装置,设计出一种在油水两相流领域有广泛应用前景的竖直可控式旋转圆柱电极装置VM-RCE(Vertically Manipulated Rotating
学位
作为新型药物重要来源的天然产物,其生物、药物活性通常只有特定的绝对构型所具有。因此,对天然产物绝对构型的确定,是开展天然产物研究的重要环节。天然产物通常具有多个手性中心,其结构远比通常有机分子复杂,且多数天然产物的单晶难以获得,从而限制常用的谱学手段,如X射线单晶衍射、圆二色等的应用。近年来,随着核磁共振技术的发展,特别是多维技术的发展,核磁共振技术已经成为了天然产物结构鉴定和描述的最主要、也是最
学位
日趋严格的环保要求加快了我国清洁柴油质量升级的步伐,新的柴油质量标准要求进一步降低柴油中的硫含量和多环芳烃含量,并提高十六烷值。加氢精制是生产清洁柴油的主流技术,提高催化剂的加氢活性是生产清洁柴油最为经济有效的方案。传统加氢精制催化剂采用金属含氧酸盐制备,使用前需要在高温、高压、硫化剂存在条件下将金属氧化物转变为具有催化活性的金属硫化物。然而,在工业硫化温度下很难将金属氧化物完全转化成硫化物,使得
学位
灵芝和金针菇均属于白腐担子菌,并且两者的胞外多糖都具有抗氧化、抗炎、免疫调节等生物活性,在医药、多功能护肤品等领域发挥着重要的作用。共培养技术可以利用白腐真菌的种间相互作用,使真菌的次级代谢产物发生正向变化,比单培养具有更大的应用潜能。本研究将共培养技术应用于灵芝和金针菇液态培养中,较为系统地探究了共培养对灵芝和金针菇胞外多糖的影响,从胞外多糖的产量、初级结构、生物活性等方面进行比较。另外,对两者
学位
环境污染与食品安全是人类面临的两大问题,生物可降解、安全性的食品包装材料需求迫切,可降解食品薄膜因此受到了广泛的关注与研究。壳聚糖作为一种制备降解薄膜的优异材料,具有无毒安全、生物相容、抑菌可降解等性能,但高脆性和低柔韧性限制了它的应用范围。这可通过共混改性的方法来改善其机械性能或添加其他功能。本研究以壳聚糖(CS)为成膜基质,使用羟丙基甲基纤维素(HPMC)为辅助成膜材料,并以聚乙烯醇(PVA)
学位
β-氨基酸与α-氨基酸相比具有优异的抗蛋白酶水解稳定性和二级结构多样性,因而在多肽类药物设计上占有重要地位。β-多肽折叠体可作为蛋白-蛋白相互作用的抑制剂和抗菌肽,具有调节生理过程、治疗疾病等作用,亦可用于催化大环化合物的合成和分子识别。多肽自组装体系相较于其他有机和无机自组装体系有众多独特的优点,包括良好的生物相容性、低毒性、易于合成和功能化。近年来,基于β-多肽自组装体系的研究已在生物活性配体
学位
硝基芳烃还原过程中会产生一系列具有高附加值的工业品,其中羟胺芳烃和对氨基苯酚都是极具工业价值的精细化工中间体。如何开发出既能保证产品的高选择性、适合工业生产且符合环保要求的工艺,成为目前研究的重中之重。以开发硝基芳烃选择性加氢制备羟胺芳烃和对氨基苯酚的绿色工艺为研究目标,本文包括以下主要内容:第一章:总结介绍了硝基芳烃加氢的反应历程,产品羟胺芳烃和对氨基苯酚的性质及应用,合成羟胺芳烃和对氨基苯酚常
学位
碳纳米管(CNTs)作为当代一种新型的无机非金属纳米材料,具有优异的力学性能、导热导电性能、生物化学性能、磁学性能、吸附性能、储存性能等,这就使得它自1991年发现以来迅速成为材料科学界的研究热点。由于催化剂直接影响CNTs的性能好坏,所以开发新型高效的催化剂对合成CNTs十分有必要。此次课题基于氧化硅负载硫酸钴(CoSO4/SiO2)催化剂对(9,8)管具有优异的选择性,而硫化钴作为硫酸钴合成C
学位