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挥发性有机物(VOCs)污染大气环境,危害人体健康,寻求高效VOCs废气处理方法是环保研究热点。本文研究了有序球状介孔ZnO负载Fe-Cu-Zr复合催化剂的制备方法,采用多种表征方法对催化剂的物化性能进行探讨,研究了催化剂(ZnO-3M)在不同降解因素下对乙酸丁酯的降解率,通过表征催化剂前后的变化以及检测反应中间产物和最终产物,探讨了催化降解乙酸丁酯的机理。得到主要结论如下:(1)通过醇热法与溶胶凝胶法制备的催化剂对乙酸丁酯的降解对比,得出醇热法制备的催化剂结构更加蓬松,晶面结构更好,呈现出有序球状介孔结构,比表面积更大,催化降解乙酸丁酯效果更好。醇热法制备的ZnO/(Fe-Cu-Zr=1:1:2)、煅烧温度450℃(简称ZnO-3M),常温下(25℃)对初始浓度500 ppm乙酸丁酯的降解率为35%,T50=116℃,T90=200℃,270℃完全去除,具有良好的低温催化活性。(2)不同摩尔比活性组分对催化剂结构与催化活性有明显影响。发现随着锆元素增多,载体的晶胞尺寸变大,衍射峰尖峰增多,同时电子密度增大使结合能变低,催化剂的氧化还原增强,其中ZnO/(Fe-Cu-Zr=1:1:2)催化活性最高;催化剂活性随着煅烧温度的升高先升后降,比表面积和分散度也是此规律。通过XPS分析从350℃上升到450℃,铁氧化物的结晶度变高诱导γ-Fe2O3变为α-Fe2O3晶体。当上升到550℃时Fe2O3和ZnO的衍射峰减弱,结合能变大。在煅烧温度450℃时催化剂的活性最高。(3)催化剂催化氧化乙酸丁酯的降解率随着其初始浓度、空速、相对湿度的升高而略有下降,随着氧气比的升高而升高。在初始浓度500 ppm、空速9000 h-1、氧气比20%、相对湿度5%的工况下,在270℃以上时,ZnO-3M对乙酸丁酯降解率接近100%,CO2的转化率为96%。(4)通过表征反应前后的催化剂,利用GC-MS和GC分析产物,推测催化剂催化氧化乙酸丁酯降解途径为两条:一是乙酸丁酯分子被高价态氧化物、表面晶格氧和吸附氧直接氧化成CO2和H2O;二是乙酸丁酯在热辐射下产生了激发态的CH3COOC4H9,然后与羟基反应产生了少量的低级酸和低碳醇,催化温度大于270℃都被转化为CO2和H2O。