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        如何選擇催化燃燒催化劑載體和活性組分?

        發布日期:2022-06-28瀏覽次數:1440

        摘要:VOCs催化燃燒實則上是—個氣-固相的催化氧化反應,氣相主體VOCs通過擴散作用至催化劑外表面,然后沿著催化劑微孔向內部擴散,在由外及里擴散過程中,VOCs被吸附在催化劑內外表面,在催化劑的傳遞和貯存氧功能下,吸附在催化劑內外表面VOCs被低溫氧化,轉變成無害化C02H20。整個過程中催化劑起著非常重要的作用,而載體和活性組分又是決定催化劑性能的主要因素。



        催化燃燒催化劑載體選擇



        1. Al2O3載體:氧化鋁是種多微孔、高分散性固體物料,比表面積相對較大 ,易于滑 陛組分負載,且具有較好的機 械強度和熱穩定性,是目前常用 的一種催化劑載體



        2. 分子篩載體:分子篩是一類具有骨架結構的硅鋁酸鹽,一般由SiO 四面體和A10四面體通過氧橋鍵連接而成 ,孔道和空腔體系明顯,有著較多的酸性中心,利于對反應物活化 ,同時獨特的空隙結構對反應物分子選擇強,熱穩定性和抗 中毒能力強。



        3. 整體式載體:金屬蜂窩載體是一種將金屬骨架以蜂窩孔的形式結合起來的新型功能性材料。有著延展性好、成孔密度高,運行阻力小,機械強度高,導熱性,耐高溫等特性。但在金屬表面粘附活性物質厚度有一定局限性,單位體積載體負載量小,催化活性低。



        堇青石是目前在催化燃燒領域應用最多的一種 多孔陶瓷材料,化學式為 2MgO·2A1203·5SiO2,具有機械強度高、耐高溫、熱膨脹系數小及化學穩定性好等優點。



        催化燃燒催化劑活性組分的選擇



        1. 貴金屬氧化物:常見貴金屬催化劑有 Pd、Pt、Rh及 Ru等 ,催化活性順序一般為 :Ru>Rh>Pd>Pt,目前應用最多的是Pd和 Pt催化劑,Pt催化劑對飽和烷烴表現出較好的催化性能,Pd催化劑對VOCs有較高的催化活性。貴金屬催化劑中Pt催化劑性能最優,其次為 Pd催化劑,但Pt催化劑價 格較貴,在結合價格和催化活性兩方面考慮,企業傾向于采用Pd作為催化劑的活性組分。



        2. 非貴金屬:非貴金屬催化劑主要是指元素周期表中的過渡金屬氧化物 ,主要有Mn、Cu、Ni、Ce、Zr、Cr等 ,此類金屬離子具有最高占有軌道或最低空軌道,易于發生價態變化,從而表現出較好的儲氧和傳氧性能。由于單一過 渡金屬氧化物在催化性能、熱穩定性、抗毒性及轉化溫度等方面,都存在一定缺陷,達不到工業應用要求,同時單一氧化物易于相變,與載體發生系列反應,降低催化劑活性,甚至失活,一般不會作為單獨的活性組分。



        3. 復合金屬氧化物鈣鈦礦型復合氧化物結構式以 ABO 表示,其 結構中 A一般為稀土或堿土金屬 ,B位為過渡金屬 元素,A位和 B位可被半徑相近的其他金屬離子取 代,產生晶格缺陷,形成氧空位,表現出催化活性。尖 晶石型復合氧化物結構式為 ABO,通常A為一種或多種二價金屬離子,B一般為一種或多種三價金屬離子。ABO 尖晶石屬立方晶系 ,A、B離子與O通過離子鍵結合 ,化學物理質和結構穩定,A、B離子可被半徑相似的其他金屬離子取代,形成混尖晶石,擁有催化活性點位。


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