復(fù)合鐵氧化物中空微球的制備及催化氧化氯代芳烴的性能研究.pdf

1、具有高毒性、持久性和生物蓄積性的氯代芳烴類物質(zhì)對人體健康和生態(tài)環(huán)境具有嚴重的危害，目前已經(jīng)引起國內(nèi)外學者的廣泛關(guān)注。催化氧化法能夠使該類污染物徹底分解，使氯代芳烴類污染物最終轉(zhuǎn)化為COx、H2O和HCl，催化氧化法具有燃燒溫度低、產(chǎn)物礦化完全、安全性好的優(yōu)點，被認為是去除氯代芳烴類污染物的最有前景的手段。過渡金屬氧化物催化劑被發(fā)現(xiàn)具有催化氧化氯代芳烴的反應(yīng)活性，可克服貴金屬基催化劑的一些不足之處，而中空微球材料因其獨特的結(jié)構(gòu)而具有廣闊的

2、應(yīng)用前景，目前已成為材料科學研究領(lǐng)域的一個熱點。研制復(fù)合過渡金屬氧化物中空微球，對中空微球的組成、尺寸等進行調(diào)控，是今后研究的重點內(nèi)容。
　　 本論文以葡萄糖為原材料，制備出碳微球，再以其為模板，制備出不同焙燒溫度的氧化鐵中空微球以及不同活性組分的鐵鈣復(fù)合和鐵錳氧化物中空微球，并以鄰二氯苯(o-DCB)作為氯代芳烴的模型化合物，考察了催化劑的焙燒溫度、鐵鈣和鐵錳摩爾比、催化反應(yīng)溫度以及反應(yīng)氣氛中氧氣含量和水分含量對于催化劑活性的

3、影響，借助SEM、TEM、XRD、N2吸附-脫附、XPS等表征手段對對催化劑進行了表征，對催化反應(yīng)過程中的構(gòu)效關(guān)系進行了初步探討。主要研究內(nèi)容及結(jié)果歸納如下:
　　 1.以碳微球為模板，制備出不同活性組分的具有介孔結(jié)構(gòu)的氧化鐵中空微球和鐵鈣鐵鈣復(fù)合氧化物中空微球，催化劑中鐵鈣氧化物主要以α-Fe2O3、Fe3O4和ε-Fe2O3存在。所制備的鐵鈣復(fù)合氧化物中空微球在350-400℃可以完全催化氧化o-DCB，而制備中空微球時的焙

4、燒溫度、鐵鈣摩爾比及催化反應(yīng)氣氛中的氧氣含量和水分含量對于中空微球的活性均有重要影響。500℃是中空微球焙燒的最佳溫度，過高過低均會導致催化劑活性降低;中空微球中鐵鈣之間的協(xié)同作用決定了鐵鈣摩爾比的準確把握是制備高活性中空微球的關(guān)鍵;催化反應(yīng)氣氛中含有水分亦有利于催化劑活性的提高，水的雙重效應(yīng)也導致了大多中空微球在250-300℃時催化反應(yīng)活性的下降，在350℃時又開始回升;催化劑的表面晶格氧參與到了催化劑催化氧化氯代芳烴的反應(yīng)過程。催

5、化劑穩(wěn)定性評價結(jié)果表明所制備的中空微球具有良好的催化活性穩(wěn)定性，而加入水有利于維持催化劑的穩(wěn)定性;Fe2O3和Fe7.5Ca6中空微球的活化能分別為28.5 KJ/mol和21.6 KJ/mol。
　　 2.以碳微球為模板，制備合成出不同活性組分的鐵錳復(fù)合氧化物中空微球。平均晶粒尺寸22.6-45.8 nm。其中FeMn30中空微球的活性是最好的;氧氣含量實驗表明催化劑的表面品格氧參加了催化氧化氯代芳烴的反應(yīng)，研究發(fā)現(xiàn)過高的氧氣