用于负载贵金属的载体活性氧化铝
挥发性有机物废气(VOCs)现阶段已成为当下环境治理的重点,随着工业化进步和人口的快速增加,大气中的VOCs含量逐年增加,成为当下危害人体健康的主要因素,国家对于这一块的重视程度已提到一个新的高度,当下寻求完善的解决方案已成为必须,相较于其他方面的解决方案,贵金属催化剂的可回收,循环利用的优势较为突出,也成为现阶段VOCs治理的主要研究对象。由于贵金属成本高,价值相对昂贵,如何减少其用量,提高催化剂的催化效率,降低起燃温度均是各企业及学者突破的重点。
Pt 催化剂对 VOCs 的催化燃烧具有较高的催化活性,在作为负载型催化剂时,其活性往往受多种因素的影响,如载体的性质、颗粒尺寸以及 Pt 的负载量等。由于载体的比表面积、孔结构、酸碱度以及疏水性等,通常对活性组分的分散性、反应物分子的吸附作用和金属-载体之间相互作用等均有着较大的影响,使得载体的性质在很大程度上决定了负载型 Pt 催化剂的催化活性;因此,载体的不同,会导致负载型 Pt 催化剂表现出不同的 VOCs 催化燃烧活性。在众载体中,γ-Al2O3因具有大的比表面积、高的稳定性和低成本等特性,而得到了广泛的研究和应用。
与 Pt 催化剂相比,Pd 催化剂有着更好的催化活性和稳定性,且价格相对低廉;因此,Pd 催化剂在 VOCs 催化燃烧领域得到了广泛的研究和应用。Huang等分别以 Pd、Pt、Au、Ag 和 Rh 为活性组分,γ-Al2O3为载体,采用浸渍法将制得的一系列负载型贵金属催化剂用于邻二甲苯的催化燃烧中,结果发现 Pd/γ-Al2O3催化剂对邻二甲苯的催化燃烧活性最高,160 ℃反应温度下,邻二甲苯的转化率高达90 %,这与金属 Pd 自身的性质有着密切的关系。
在催化领域,Au 一直被认为是催化惰性的;自从发现纳米Au 催化剂具有良好的 CO 催化氧化活性后,将 Au 作为活性组分的催化剂成为了人们研究的热点。
Scire 等分别采用共沉淀法和沉积-沉淀法制备 Au/Ce O2催化剂,以异丙醇甲醇和甲苯为目标反应物。通过考察制备方法对 Au/Ce O2催化剂活性的影响发现,通过沉积-沉淀法制备催化剂,Au 物种与载体 Ce O2之间发生了强相互作用,削弱 Ce-O 键的键能,提高了表面活性氧的迁移速率,为 VOCs 催化燃烧反应提供了更多得活性氧物种,使得通过该方法制得的 Au/Ce O2催化剂表现出更高的 VOCs 催化燃烧活性。Qu 等分别采用浸渍法和后接枝法制备 Ag/SBA-15 催化剂;通过对比发现后接枝法制得的 Ag/SBA-15 催化剂具有更高的甲醛催化氧化活性,在反应温度为 100 ℃的条件下,甲醛可被完全氧化。这是由于 Ag 物种在后接枝法制得的 Ag/SBA-15 催化剂上,具有更好的分散性,且颗粒尺寸更小,且由 HCHO-TPSR 和HCHO-TPD 研究可知,该方法制得的负载型 Ag 催化剂对甲醛分子具有更强的吸附和活化能力。