神木半焦改性及其在CO2光催化轉(zhuǎn)化過程中的應(yīng)用研究.pdf

1、近年來，隨著國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展放緩，我國半焦產(chǎn)業(yè)逐漸出現(xiàn)產(chǎn)能過剩的態(tài)勢。同時(shí)，在半焦生產(chǎn)過程中伴隨產(chǎn)生的大量焦粉，不僅難以利用，而且對(duì)環(huán)境造成了極大的污染。因此，開發(fā)半焦利用，特別是焦粉利用的新途徑，是學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界共同關(guān)注的重大課題。本論文基于半焦金屬富集、孔結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)以及比表面積較大等優(yōu)良特性，提出以半焦及改性半焦作為光催化劑作用于 CO2光催化轉(zhuǎn)化制備精細(xì)化學(xué)品的新思路。論文圍繞以上目的，主要做了以下幾個(gè)方面工作：
　?。?）系統(tǒng)研

2、究了光照時(shí)間、焦粉添加量、焦粉中所含礦物質(zhì)等因素對(duì) CO2/H2O光催化合成甲醇過程的影響。結(jié)果表明：神木半焦焦粉具有一定光催化活性，產(chǎn)物甲醇的產(chǎn)率隨輻照時(shí)間增長而增加；隨著半焦添加量的增加，甲醇的產(chǎn)率呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，當(dāng)半焦添加量為1.0 g/L，光照時(shí)間為12 h時(shí)，產(chǎn)物甲醇產(chǎn)率可達(dá)18.35μmol/g·cat。焦粉中所含礦物質(zhì)對(duì)半焦光催化活性具有非常重要的作用，當(dāng)神木半焦脫灰處理后，其光催化活性大大降低，在相同條件下產(chǎn)物甲

3、醇產(chǎn)率僅為7.83μmol/g·cat
　?。?）以半焦為載體，采用等體積浸漬法成功制備了系列負(fù)載型半焦光催化劑，并進(jìn)一步考察了金屬種類、負(fù)載量以及光催化劑用量對(duì)CO2/H2O光催化合成甲醇產(chǎn)率的影響規(guī)律。結(jié)果表明：負(fù)載型半焦光催化性能較純半焦光催化劑均有不同程度的提高，光催化活性表現(xiàn)為CuO-BJ﹥Fe2O3-BJ﹥NiO-BJ。當(dāng)負(fù)載量增加時(shí)，光催化產(chǎn)物甲醇的產(chǎn)率先增大后減小。對(duì)于負(fù)載CuO的催化劑，當(dāng)銅負(fù)載量為2.0％，Cu

4、O-BJ的添加量為1.0 g/L，光照時(shí)間為12 h時(shí)，產(chǎn)物甲醇的產(chǎn)率可高達(dá)41.65μmol/g·cat，是相同條件下半焦單獨(dú)作為光催化劑時(shí)產(chǎn)物甲醇產(chǎn)率的2.27倍。
　?。?）考察了不同活化方法制備得到的活化半焦對(duì) CO2/H2O光催化合成甲醇過程的影響規(guī)律。結(jié)果表明：活化半焦作為光催化劑，其光催化效果較原半焦均有所改善，對(duì)CO2/H2O光催化合成甲醇過程的影響規(guī)律為堿活化半焦（OH-BJ）﹥酸活化半焦（H-BJ）﹥?cè)虢梗˙

5、J）。特別是當(dāng)以堿活化半焦作為光催化劑，光照時(shí)間12 h，甲醇的累積產(chǎn)量可達(dá)24.96μmol/g·cat；以負(fù)載2.0%CuO的堿活化半焦（CuO-OH-BJ）作為光催化劑，相同條件下甲醇產(chǎn)量為52.01μmol/g·cat，是半焦單獨(dú)作為光催化劑時(shí)產(chǎn)物甲醇產(chǎn)率的2.83倍。
　　（4）論文還初步探討了負(fù)載型半焦光催化機(jī)理，研究表明：負(fù)載型神木半焦具有較高的光催化活性，這是由于過渡金屬氧化物與半焦產(chǎn)生了協(xié)同作用，過渡金屬氧化物改