臭氧分解催化劑制備過(guò)程試驗(yàn)結(jié)果

一、復(fù)合氧化物對(duì)催化劑活性的影響

考察了以活性炭為載體負(fù)載復(fù)合金屬氧化物的催化劑對(duì)于0 3的分解活性，結(jié)果列于表1。由表1可知，含M n0 3的催化劑活性明顯比不含M n0 3的催化劑活性高，這也驗(yàn)證了M n0 3是O 3分解非常有效活性組分的說(shuō)法。Mn0 3一F e2O 3和M nO 2一C uO的催化分解效果則相對(duì)比較高，分別可以達(dá)到93％和92％；不含M n0 3的催化效果很不理想，分解率只有35％--60％左右。值得注意的是O yom~的工作表明，C uO負(fù)載于O 3載體時(shí)的活性比較低，只有5％左右，但是在本試驗(yàn)中與M n0 3共同作為活性組分負(fù)載于活性炭時(shí)，則催化劑活性大大提高，其中原因值得進(jìn)行深入研究。

二、活性組分加入量對(duì)催化性能的影響

M nO 2、F~20 3及C uO的加入量對(duì)催化性能的影響見(jiàn)圖1。圖1表明，M n0 3／A C催化劑中催化活性隨M nO 2加入量的增加有一定提高，當(dāng)M n0 3加入量達(dá)到5％左右或以上時(shí)，催化劑活性達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定區(qū)間(>70％)；F e20 3／A C催化劑中催化活性隨v~20 3加入量的增加有一定提高，當(dāng)F e20 3加入量達(dá)到9％左右或以上時(shí)，催化劑活性達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定區(qū)間(>45％)；C uO／A C催化劑中C uO的加入量對(duì)催化劑催化活性影響相對(duì)不大，當(dāng)達(dá)到6％～10％時(shí)較為理想。

三、催化劑的X P S表征

由XPS能譜分析可知(表2)，Cu或Fe的加人使C原子在催化劑表面原子百分比產(chǎn)生很大變化，M n-Fe／A C、M n—C u／A C催化劑中的C原子百分比較之M n／A C催化劑有極為明顯的下降(約下降50％)；而M n2D3／2的結(jié)合能向低結(jié)合能方向位移(由M n／A C到M n-C u／A C催化劑依次為643.12eV、641．80eV、642.40eV)，說(shuō)明C u或Fe與M n之間存在一定的電子效應(yīng)，使得分布在催化劑表面上的M n在分布態(tài)勢(shì)上產(chǎn)生了變化，催化劑M n—C u／A的M n是高分散狀態(tài)存在的，這在X P S的數(shù)據(jù)結(jié)果中也得到了證實(shí)。如表2所列M n的原子百分比由M n／A C催化劑到M n—C u／A C催化劑依次為6．767％、6．166％、8．657％，這就表明C u對(duì)bin的高分散分布使得催化劑活性明顯提高。這同時(shí)也驗(yàn)證了O ya na等關(guān)于M n是()3分解最有效成分之一的觀(guān)點(diǎn)。

四、催化劑的穩(wěn)定性比較

從O ya na等觀(guān)點(diǎn)和表1數(shù)據(jù)可看出，復(fù)合金屬氧化物／活性炭載體催化劑性能較單一金屬氧化物／A l’()3載體催化劑具有明顯優(yōu)勢(shì)，更有利于臭氧分解催化劑的工業(yè)化應(yīng)用。相比而言，M nO 2_一F e20 3、M nO e—C uO體系更為理想(在反應(yīng)初期O 3分解率分別可達(dá)93％和92％)。將制成的M nO z—C 030 4、M nO z—N i O、M nO z—F e20 3、M nO z—C uO等催化劑加以比較，結(jié)果示于圖3。從圖3可看出，所有催化劑樣品活性隨時(shí)間延長(zhǎng)有不同程度的下降，然而，幾小時(shí)后這種下降趨勢(shì)有所減緩，原因可能是臭氧分解反應(yīng)中載體和活性組分產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到一定程度時(shí)才能達(dá)到穩(wěn)定。M nO z—F e2O 3／A C催化劑與M nO z—C uO／A C催化劑相比可看出，開(kāi)始時(shí)M nO z—F e2O 3／A C活性略大于M nO2一CuO／A C，但隨后活性很快下降，而M nO 2一C uO／A C催化劑活性則始終平穩(wěn)約3h后，M nO zaEuO／A C催化劑活性大于M nO z—F e2O 3／A C催化劑。所以從催化劑活性出發(fā)選擇催化劑時(shí)，M nO z—CuO／A優(yōu)于M nO z．F ez0 3／A C催化劑。

圖4中列出了M nO 2／A C、M n(二I 2一F e2O 3／A C及M nO 2一CuO／A C催化劑的活性壽命實(shí)驗(yàn)結(jié)果。由圖4可以看出，單一氧化物催化劑活性很快下降，復(fù)合氧化物催化劑的催化活性則相對(duì)穩(wěn)定，而M nO 2一C uO／A C催化劑的活性則非常穩(wěn)定，達(dá)到了200h以上，較之M nO z／A C催化劑提高了10倍。通過(guò)這些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可進(jìn)一步證明，M nO 2一C uO／A C催化劑的臭氧催化分解性能較之其他M nQ—X／A C催化劑有了很大程度的提高。http://www.frameer.com