论文部分内容阅读
作为世界七大环境公害之一,恶臭污染由于毒性大、嗅阈值低,容易使人产生不适感,已成为较为突出的环境问题。因此,对恶臭污染物的高效脱除成为目前研究的热点。低温（<180℃）催化氧化技术具有污染物高选择性脱除、无二次污染等优势,特别适合恶臭气体的高效脱除。目前该技术的研究核心是绿色、高效催化剂的研制。现有效果好的炭基材料制备工艺复杂,难以推广应用;制备工艺简单的氧化金属基催化剂又存在催化效果差的缺点。为解决这些问题,本文选择硫化氢（H2S）作为典型恶臭污染物,从金属氧化基复合材料表面活性组分改性角度出发,开展了铜基催化剂对硫化氢催化氧化的系统性研究,分析了工艺条件和催化剂物相结构、活性位点等与其脱硫性能之间的关系,揭示了H2S脱除机理。主要研究成果如下:（1）研究了铜基催化剂(CatCux)对H2S的低温催化氧化脱除及其反应前后表面物相变化。采用过量浸渍法制备以活性氧化铝为载体的铜基催化剂,用于低温H2S选择性催化氧化脱除。研究发现,Cu/Al2O3催化剂表现出良好的脱硫性能和硫选择性（100%）,在50℃,相对湿度50%时,其穿透硫容可达220.92 mg/g,高于目前文献所报道的同类催化剂。（2）在CatCu3的基础上,掺杂助剂Ni,制备镍铜双金属催化剂(CatNix Cuy),系统考察了环境因素、Ni的负载量对催化剂脱硫性能的影响,阐明了H2S在催化剂表面的脱除机理。研究结果表明,负载Ni后的材料表面具有大量的3D网络纳米薄片,较高的表面碱性位点和良好的亲水性。在40℃,相对湿度50%时,CatNi2.5Cu3表现出出色的脱硫性能（304.9 mg/g）和硫选择性（100%）。表征结果显示,表面吸附水分子能够被Cu2O、Cu O提供的氧空位（VOs）催化分解生成羟基自由基（·OH）,同时与Ni2+反应产生碱性环境加速H2S的捕获与脱除;基于此,提出了CatNix Cuy催化剂的脱硫机理。（3）研究了不同条件对锌铜双金属催化剂(CatZnx Cuy)H2S低温催化氧化脱除的影响,阐明了H2S在催化剂表面的脱除机理。实验结果显示,温度、相对湿度和Zn负载量对催化性能有很大的影响,Zn O的掺入为催化剂表面提供了更多的氧空位,表面氧空位（VOs）的增加大大的提高了铜基催化剂的脱硫性能。在50℃,相对湿度50%的条件下,CatZn3Cu3表现出出色的脱硫性能（高达353.91mg/g催化剂）和硫选择性（100%）,是目前报道同类催化剂的低温催化效果的2～3倍。表征结果显示,VOs能够将表面吸附水分子催化分解生成·OH,并同时提供金属阳离子与H2S反应;基于此提出了·OH引导的脱硫机理。