Pd-Ce-,x-Cu-,1-x-O-,2-δ--Y-,2-O-,3-整體式催化劑的制備及其VOCs氧化性能研究.pdf

1、催化燃燒技術(shù)是一種能耗低、效率高的有機(jī)廢氣(VOCs)治理手段，由于具有設(shè)備簡(jiǎn)單，不易形成NOx二次污染等優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)前VOCs處理技術(shù)中備受關(guān)注的領(lǐng)域。VOCs催化燃燒技術(shù)的核心是催化燃燒催化劑。近幾十年發(fā)展起來的新型催化燃燒催化劑主要是整體式催化劑，該類催化劑一般以堇青石蜂窩陶瓷為基體，表面涂覆Al2O3涂層作為第二載體，然后負(fù)載Pt、Pd等活性組分來制備。由于傳統(tǒng)Al2O3涂層熱穩(wěn)定性差，高溫易與助劑發(fā)生固相反應(yīng)生成尖晶石(AB2O

2、4)類化合物，影響催化性能。而用Y2O3涂層代替Al2O3涂層制備負(fù)載Pd整體式催化劑雖然對(duì)甲苯表現(xiàn)出優(yōu)良的催化性能，但對(duì)乙酸乙酯的催化活性較差。目前非貴金屬Cu、Mn等催化劑對(duì)含氧類有機(jī)物活性較高，Pd等貴金屬催化劑對(duì)芳烴類有機(jī)物催化性能優(yōu)良，而實(shí)際工業(yè)排放的VOCs往往是混合有機(jī)物。因此，本課題制備一種CexCu1-xO2-δ涂層負(fù)載Pd整體式雙功能催化劑，使其兼具貴金屬和非貴金屬特性，從而對(duì)芳烴類和含氧類有機(jī)物均具較高催化性能，并

3、用XRD、Raman、H2-TPR、BET、CO Chemisorption等方法對(duì)催化劑進(jìn)行了詳細(xì)的表征。 本課題以Y2O3為粘結(jié)劑，將Ce,xCu1-xO2-δ固溶體涂載于堇青石陶瓷蜂窩載體上，再負(fù)載貴金屬Pd，制得Pd/CexCu1-xO2-δ-Y2O3催化劑，并以甲苯、乙酸乙酯氧化為模型反應(yīng)考察催化劑的催化活性和熱穩(wěn)定性。同時(shí)以非固溶體CeO2-CuO-Y2O3涂層負(fù)載Pd催化劑進(jìn)行比較。 研究表明，Pd/C

4、exCu1-xO2-δ-Y2O3陶瓷蜂窩催化劑對(duì)甲苯和乙酸乙酯均具有較高的催化活性和高溫?zé)岱€(wěn)定性，具有顯著的雙功能特性；催化劑的活性與CexCu1-xO2-δ的組成密切相關(guān)，且Ce0.9Cu0.1O1.9-Y2O3催化劑催化活性最好。因此認(rèn)為Ce0.9Cu0.1O1.9為涂層的最佳組成，采用此涂層負(fù)載Pd制備Pd/Ce0.9Cu0.1O1.9-Y2O3整體式催化劑的催化性能最好。 通過對(duì)Pd/Ce0.9Cu0.1O1.9-Y2

5、O3(Pd/CCY)整體式催化劑進(jìn)行深入研究，發(fā)現(xiàn)涂層中Ce0.9Cu0.1O1.9或CuO對(duì)乙酸乙酯的催化起著主導(dǎo)作用，而活性組分Pd-PdO則是甲苯催化氧化的活性中心，且CCY涂層中引入Pd并未影響其對(duì)乙酸乙酯的氧化活性；Pd/CCY催化劑具有良好的低溫甲苯和乙酸乙酯催化活性，同時(shí)具有優(yōu)良的高溫?zé)岱€(wěn)定性。低溫焙燒的Pd/CCY催化劑活性組分分散均勻，對(duì)甲苯和乙酸乙酯催化活性高；高溫焙燒后其對(duì)乙酸乙酯活性緩慢下降可能與Ce0.9Cu0

6、.1O1.9固溶體粒子增大有關(guān)。而催化劑在900℃以下的焙燒溫度范圍內(nèi)對(duì)甲苯的氧化也隨著焙燒溫度的升高，Pd-PdO粒子增大而活性下降，但當(dāng)焙燒溫度升至1000℃時(shí)，其對(duì)甲苯的氧化活性又有一定幅度的回升，這可能是高溫焙燒時(shí)生成的Pd物種為甲苯提供了更多的吸附位，因而活性比PdO更高，從而彌補(bǔ)了催化劑的部分失活。 總之，涂層涂覆前Ce0.9Cu0.1O1.9固溶體的形成是Pd/CCY催化劑具有較高的催化活性和高溫?zé)岱€(wěn)定性的關(guān)鍵；