钙钛矿复合氧化物催化剂在氯乙烯催化燃烧中的应用
作者单位：结构可控先进功能材料及其制备教育部重点实验室华东理工大学工业催化研究所
会议名称：《中国化学会第30届学术年会》
会议日期：2016年
学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 081705[工学-工业催化] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术]
基 金：国家973计划项目(2010CB732300) 国家自然科学基金(21577035) 上海市科委(15DZ1205305)资助项目
摘 要：在聚氯乙烯生产过程中会排放大量的低浓度氯乙烯废气,如果直接排放到大气中会严重污染环境并危害公众健康。催化燃烧法具有操作温度低、净化效率高、热量可回收和无二次污染等优点,是用于氯乙烯废气深度净化的最有效手段之一。La Mn O3钙钛矿复合氧化物催化剂,因具有良好的催化活性和稳定性,在多种挥发性有机化合物的催化燃烧中得到了广泛关注。我们分别采用柠檬酸溶胶凝胶法、共沉淀法和甘氨酸燃烧法制备了La Mn O3钙钛矿复合氧化物,其中柠檬酸溶胶凝胶法制备的催化剂在氯乙烯催化燃烧反应中表现出最好的催化活性。研究表明,过高的焙烧温度以及过长的焙烧时间会降低La Mn O3催化剂的催化活性。空速和氯乙烯的浓度对于La Mn O3催化剂在氯乙烯催化燃烧反应中的催化活性有着重要的影响,随着空速或者氯乙烯浓度的增加,La Mn O3催化剂的催化活性降低。La Mn O3催化剂在氯乙烯催化燃烧反应中没有表现出令人满意的催化稳定性和耐久性;对已失活的催化剂进行氧化再生处理之后,催化活性没有得到恢复,失活是不可逆的。CHCl3,CCl4和CHCl2CH2Cl等多氯化合物是反应中检测到的主要副产物,这些副产物的产生与La Mn O3催化剂上氯物种的存在以及催化剂的失活密切相关。通过对新鲜和已用过催化剂的表征发现,催化剂比表面积的减小,低温还原性能的降低,表面Mn4+物种和吸附氧物种含量的减少以及表面氧物种迁移能力的减弱被认为是催化剂失活的主要因素。我们还研究了其他金属元素在La Mn O3钙钛矿氧化物A位和B位的掺杂对其氯乙烯催化氧化活性的影响,研究表明,A位掺杂Mg或Ce,B位掺杂Co、Ni或Fe可提高La Mn O3催化剂的催化氧化活性,然而A位掺杂Sr对催化活性具有负面效应;Ce的A位掺杂和Ni的B位掺杂的La Mn O3催化剂对于氯乙烯催化燃烧反应表现出较好的催化活性。催化活性的提高,主要归结于催化剂具有更好的低温还原性能和更多的表面吸附氧物种,以及掺杂效应导致的更高平均氧化态的Mn物种。