用于氯乙烯废气高效催化氧化的Ce-Cu-W-O微球的新颖合成

• 作者: 冯晓珊 吴恩惠 林代峰 游钰锋 罗永晋 薛珲 郑颖滨 钱庆荣 陈庆华
• 来源期刊: 催化学报
• 关键词: 氯乙烯催化氧化 Ce-Cu-W-O微球 钨酸铵溶解性 丰富表面WO3 精细CuO纳米颗粒
• 年，卷（期）: 2020,（12）
• 所属期刊栏目: 论文
• 页码范围: 1864-1872
• 页数: 9页
• 语种: 中文
• DOI: 10.1016/S1872-2067(20)63653-1

摘要

含氯挥发性有机物(CVOC)氯乙烯(VC)出现在工业生产聚氯乙烯(PVC)的尾气中,其具有高毒性和环境稳定性,若直接排放到大气中,会引起环境污染和威胁人类健康,因此有效的去除CVOC至关重要.在众多处理技术,催化氧化法具有反应温度低、能耗少、避免二次污染等优点,因而备受关注.用于CVOC催化氧化的催化剂包含贵金属和非贵金属催化剂,后者因为具有较低的成本和较好的抗氯中毒能力而广受研究.CVOC氧化催化剂通常需要具备酸性位和氧化还原位,酸性位用来吸附活化CVOC分子,而氧化还原位对应深度氧化能力.过渡金属氧化物CeO2具有良好的储氧能力和氧化还原性而被作为催化材料应用于CVOC的催化氧化,但深度氧化能力不佳.研究发现,复合Cu氧化物可以提高CeO2的氧化还原性,继而提升催化剂对CVOC的氧化能力,但酸性不足仍然限制了氯乙烯低温完全氧化的能力.为此,可以尝试在Ce-Cu复合氧化物中引入氧化钨来提高催化剂的酸性,但往往削弱了催化剂的氧化还原性,且酸性位大多分布在催化剂体相中,无法充分发挥其对VC分子的吸附活化.基于此,本文利用钨酸铵随水热时间延长而逐渐溶解并扩散W离子的这一特性,通过一步水热法设计合成了表面富集W物种和高分散精细Cu物种的Ce-Cu-W-O微球,其相对于Ce-Cu-O催化剂具有同时更好的酸性和氧化还原性,从而表现出对VC优异的深度氧化能力和热稳定性.通过扫描电子显微镜,X射线能谱和X射线衍射分析,我们解析了Ce-Cu-W-O微球上不同元素组分在水热过程中的生长阶段和物相状态.NH3程序升温脱附分析验证了W物种的添加将提高Ce-Cu氧化物的酸性.H2程序升温还原分析表明,共沉淀方式引入W会降低Ce-Cu氧化物的氧化还原性,而水热一步法制备Ce-Cu-W-O微球的氧化还原性却得到了改善,归因细小晶粒尺寸CuO物种的生成.此外,拉曼光谱和XPS分析表明,HW-CeCuW催化剂具有更多的氧空位,有利于活性氧物种的迁移.因此,Ce-Cu-W-O微球表现出优异的低温氧化活性(250 oC时的反应速率为2.01×10–7 mol/(gcat·s))和较高的HCl选择性.同时,Ce-Cu-W-O微球经三次循环测试后性能仅略微下降,且在300 oC下进行72 h的耐久性实验中保持稳定的VC转化率和矿化率,表明其良好的热稳定性.本合成策略可以为高效的CVOC催化氧化的金属氧化物催化剂的设计和合成提供一些新思路.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	陈庆华		177	1089	16.0	26.0
2	钱庆荣		95	609	14.0	22.0
3	薛珲		7	1	1.0	1.0
4	罗永晋		5	4	2.0	2.0
5	冯晓珊		1	0	0.0	0.0
6	郑颖滨		1	0	0.0	0.0
7	林代峰		1	0	0.0	0.0
8	吴恩惠		1	0	0.0	0.0
9	游钰锋		1	0	0.0	0.0