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工业源挥发性有机物(VOCs)的控制与减排是大气污染防治工作的重点,而催化燃烧已成为当前广泛使用的VOCs末端处理技术。在VOCs的催化燃烧过程中,催化剂稳定性不足是限制其实际应用的重要因素,催化剂的失活途径与其性质及反应条件有关。本文以Cu负载的HZSM-5为模型催化剂,考察了其对代表性VOCs(氯代烃、烯烃、芳香烃)的催化性能,分析其催化过程及失活原因,并采用碱金属Na对其进行改性,提升了催化剂的稳定性。本文首先制备了一系列不同负载量(1-10wt.%)的Cu/HZSM-5催化剂用于二氯甲烷的催化燃烧,实验结果表明该系列催化剂在催化反应过程中均有不同程度的失活现象。其中,Cu负载量较低的催化剂以积碳失活为主,较高负载量时则以氯中毒为主。氯中毒的主要原因是稳定的Cu-OH-Cl物种的形成,而积碳的主要原因是催化剂表面酸性过强而氧化还原能力不足。基于此,本文选取了负载量为2 wt.%的样品,分别加入金属Mn、Ce、Na调节其酸性和氧化还原能力,有效抑制了催化剂的积碳失活,但当Na负载量过高时,会加重催化剂的氯中毒从而导致其稳定性下降。为了更直观地体现碱金属Na对催化剂积碳过程的影响,以丙烯的催化氧化为探针反应进行测试。研究表明,Na的加入会降低丙烯的反应活性,但可以有效提升催化剂的矿化率和稳定性。这是由于Na的负载促进了催化剂表面Cu物种的分散,增加了孤立的Cu2+离子含量和活性氧浓度,从而增强了催化剂的深度氧化能力,减少了中间产物的生成。同时,碱金属Na可以调节催化剂表面酸性,实现丙烯吸附与氧化过程的平衡,从而降低积碳速率,提升催化剂的稳定性。此外,在甲苯的催化氧化过程中,Na的负载可以抑制Cu/HZSM-5上催化活性先下降后上升的现象。这种现象来源于活性焦炭在酸性催化剂表面的形成与氧化脱除,其中未能及时氧化的部分会吸附在催化剂表面并转化为难以脱除的大分子碳沉积,造成催化剂失活。适量Na的负载可以调节催化剂表面酸性并增强其深度氧化能力,减少中间产物的生成和吸附,因而抑制了活性焦炭的形成,在浓度冲击实验中也表现出良好的稳定性。