尖晶石型催化剂的制备及在气态污染物净化中的应用综述

催化净化法是气态污染物净化的主要技术之一,在改善和优化人类的生存环境质量方面发挥了至关重要的作用。随着科研人员不断深入的研究,开发高比表面积、高效率、短反应物/产物扩散途径以及低能耗的催化材料是目前催化技术领域的研究重点。按催化材料成分分类,一般催化剂可分为过渡金属催化剂、金属氧化物催化剂、硫化物催化剂、固体酸催化剂等。传统金属氧化物催化剂受本身固有结构、活性氧物种及暴露活性位点较少等物理化学性质的限制,难以突破可调控性较差、催化效率较低的瓶颈。研究表明,由特殊的四面体和八面体结构相间组成的尖晶石型金属氧化物因具备结构、组分、物相、价态、形貌和缺陷的可调控性,表现出优异的超导性、发光性、催化活性等理化特性,在介电、磁性、发光、催化等功能材料应用领域中占据重要地位,被视为极具研究与应用潜力的一种高效气态污染物的新型催化净化材料。在催化剂制备合成方法中,沉淀法、水热法为常见的制备方法。然而,传统合成方法已经不能满足人们对不同形貌、构型、多组分复合催化剂的制备需求。为制备可调控性强、物理化学性质优异的尖晶石型催化剂,导晶沉淀、微波辅助水热、自组装法等新型复合制备方法受到人们的广泛关注。Mn、Co、Fe、Cr等尖晶石型催化剂被应用于气态污染物的脱除,其中Mn、Co尖晶石型催化剂因自身价态多变、氧化还原能力强而具有较高的催化去除效果及稳定性,从而被人们广泛研究。本文归纳了尖晶石型催化剂的研究进展,分别对尖晶石型催化剂的空间结构特性、典型制备方法的合成机制等进行介绍,重点分析其在气态污染物催化净化方面的发展方向并展望其前景,并对其未来的理论和应用研究给出了建议。

CuFe_(2)O_(4)铁氧体催化剂催化湿式氧化煤化工废水膜浓缩液

采用溶胶-凝胶法制备了CuFe_(2)O_(4)尖晶石型铁氧体催化剂用于催化湿式氧化煤化工废水膜浓缩液,并运用XRD,BET,SEM等手段对其进行了表征。将CuFe_(2)O_(4)尖晶石型铁氧体催化剂用于催化湿式氧化煤化工废水膜浓缩液,结果表明,pH=3,双氧水投加量为5 mL/L,反应温度为160℃,反应压力为1.5 MPa,催化剂投加量为1.2 g/L时,反应60 min后煤化工废水膜浓缩液的COD和UV_(254)(酚类化合物)去除率分别为87.3%,97.1%。

含锌尖晶石型ZnM2O4(M=Cr,Al,Fe)催化剂上二氯甲烷高效催化燃烧

采用溶胶凝胶法制备出一系列的含锌尖晶石型ZnM_2O_4(M=Cr,Al,Fe)催化剂并测试其对二氯甲烷催化燃烧性能,并对催化剂进行了XRD,H_2-TPR,NH_3-TPD和XPS等表征.制备出的催化剂都具有较高的反应活性,其中ZnCr_2O_4尖晶石活性最佳,其T50为277℃.表征结果表明,催化剂的性能受到表面酸性和氧化还原性的协同作用.ZnCr_2O_4尖晶石催化剂具有较小的中等酸强度的表面酸性和最佳的低温还原性能,因此反应性能最佳.

尖晶石型CoCr_2O_4催化剂上二氯甲烷高效催化燃烧

采用共沉淀法在不同焙烧温度下制备一系列尖晶石型CoCr_2O_4催化剂并测试其对CH_2Cl_2催化燃烧性能.制备的催化剂都具有高的反应活性,并发现其性能受到表面酸性和氧化还原性的协同作用.经600℃焙烧的CoCr_2O_4-6催化剂因其具有较高的表面酸量(0.46 mmol·gcat^(-1))和较高表面吸附氧浓度(O_(ads)/O_(lat)=0.55),因此活性最佳,其T_(50)为201℃,T_(90)为278℃.由XRD等结构表征可知该催化剂含CoCr_2O_4和Cr_2O_3两相,但CoCr_2O_4尖晶石是该催化剂的主要活性组分.