CoAl2O4催化剂的制备及其催化氧化乙苯性能研究

来源 :大连海事大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:manacewj
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近年来,随着海上运输业的不断发展,船舶涂装产生的挥发性有机物(VOCs)对环境的破坏愈发严重,长期吸入这些污染物会对人体健康造成极大的损害。因此,对船舶涂装VOCs污染物的治理已经刻不容缓。针对VOCs的治理,研究人员采用的方法主要有吸附法、冷凝法、燃烧法和催化氧化法等。其中,催化氧化法的关键是催化剂的选择,并且因为其高效率、低耗能的优点而广受人们的关注。在以往常用的催化剂中,贵金属催化剂具有制作成本较高的问题,金属氧化物催化剂具有稳定性较低的问题。针对这些问题,本论文采用溶胶凝胶法成功制备出一种具有尖晶石结构的Co Al2O4催化剂,并且通过掺杂K2CO3对其进行改性。同时,探究了催化剂的最佳制备方法、最佳制备条件和最优的评价条件等,通过X射线衍射法(XRD)、扫描电子显微镜技术(SEM)、比表面积分析(BET)、热重分析(TG)、X-射线光电子能谱(XPS)以及氢气程序升温还原(H2-TPR)等表征手段对催化剂进行表征分析,探究催化剂具有高催化活性的原因。本论文主要从两个方面展开研究,具体内容如下:1、通过溶胶凝胶法、共沉淀法和反向共沉淀法制备Co Al2O4催化剂并对催化剂的催化活性进行评价。研究表明:溶胶凝胶法制备的Co Al2O4催化剂具有最好的催化活性。此外,本论文还探究了催化剂的最佳制备条件和最优评价条件,主要包括催化剂煅烧温度和煅烧时间,以及评价催化剂时的气体流量、催化剂的装填质量和测试温度等。研究结果表明,催化剂在700℃煅烧4 h时对乙苯的催化效果最好,在气体流速为20 m L/min,装填量为0.2 g时,催化剂具有较好的催化活性。2、采用溶胶凝胶法制备经过K2CO3掺杂改性的Co Al2O4催化剂(x K2CO3/Co Al2O4,x=0.05、0.10、0.15、0.20),并探究不同的K2CO3掺杂量对催化剂催化活性的影响。研究发现,K2CO3的掺杂可以有效地提高Co Al2O4尖晶石型催化剂的催化活性,当K2CO3掺杂量达到15%时,催化剂对乙苯的催化活性最高;在测试温度为194℃时,催化剂对乙苯的转化率即可达到90%。并且一系列表征表明催化剂具有良好的晶型、较高的比表面积和优良的低温H2-还原性。
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