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催化燃烧催化剂载体和活性给分的选择

发表时间:2022-02-19 20:59作者:科源

VOCs催化燃烧实则上是—个气-固相间的催化氧化反应,气相主体VOCs通过扩散作用至催化剂外表面,然后沿着催化剂微孔向内部扩散,在由外及里扩散过程中,VOCs被吸附在催化剂内外表面,在催化剂的传递和贮存氧功能下,吸附在催化剂内外表面VOCs被低温氧化,转变成无害化C02和H20。整个过程中催化剂起着非常重要的作用,而载体和活性组分又是决定催化剂性能的主要因素。

催化燃烧催化剂载体选择

1. Al2O3载体:氧化铝是一种多微孔、高分散性固体物料,比表面积相对较大 ,易于滑 陛组分负载,且具有较好的机 械强度和热稳定性,是目前常用 的一种催化剂载体

2. 分子筛载体:分子筛是一类具有骨架结构的硅铝酸盐,一般由SiO 四面体和A10四面体通过氧桥键连接而成 ,孔道和空腔体系明显,有着较多的酸性中心,利于对反应物活化 ,同时独特的空隙结构对反应物分子选择性强,热稳定性和抗 中毒能力强。

3. 整体式载体:金属蜂窝载体是一种将金属骨架以蜂窝孔的形式结合起来的新型功能性材料。有着延展性好、成孔密度高,运行阻力小,机械强度高,导热性好,耐高温等特性。但在金属表面粘附活性物质厚度有一定局限性,单位体积载体负载量小,催化活性低。

堇青石是目前在催化燃烧领域应用最多的一种 多孔陶瓷材料,化学式为 2MgO·2A1203·5SiO2,具有机械强度高、耐高温、热膨胀系数小及化学稳定性好等优点。

催化燃烧催化剂活性组分的选择

1. 贵金属氧化物:常见贵金属催化剂有 Pd、Pt、Rh及 Ru等 ,催化活性顺序一般为 :Ru>Rh>Pd>Pt,目前应用最多的是Pd和 Pt催化剂,Pt催化剂对饱和烷烃表现出较好的催化性能,Pd催化剂对VOCs有较高的催化活性。贵金属催化剂中Pt催化剂性能最优,其次为 Pd催化剂,但Pt催化剂价 格较贵,在结合价格和催化活性两方面考虑,企业倾向于采用Pd作为催化剂的活性组分。

2. 非贵金属:非贵金属催化剂主要是指元素周期表中的过渡金属氧化物 ,主要有Mn、Cu、Ni、Ce、Zr、Cr等 ,此类金属离子具有最高占有轨道或最低空轨道,易于发生价态变化,从而表现出较好的储氧和传氧性能。由于单一过 渡金属氧化物在催化性能、热稳定性、抗毒性及转化温度等方面,都存在一定缺陷,达不到工业应用要求,同时单一氧化物易于相变,与载体发生系列反应,降低催化剂活性,甚至失活,一般不会作为单独的活性组分。

3. 复合金属氧化物:钙钛矿型复合氧化物结构式以 ABO 表示,其 结构中 A一般为稀土或碱土金属 ,B位为过渡金属 元素,A位和 B位可被半径相近的其他金属离子取 代,产生晶格缺陷,形成氧空位,表现出催化活性。尖 晶石型复合氧化物结构式为 ABO,通常A为一种或多种二价金属离子,B一般为一种或多种三价金属离子。ABO 尖晶石属立方晶系 ,A、B离子与O通过离子键结合 ,化学物理性质和结构稳定,A、B离子可被半径相似的其他金属离子取代,形成混尖晶石,拥有催化活性点位。


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