论文部分内容阅读
甲醛(HCHO)是我国室内环境中最严重的污染物，给人体健康与环境带来了严重危害。催化氧化技术是目前去除室内甲醛最有效的手段之一，本文讨论了目前治理室内甲醛污染的研究现状，综述了催化氧化技术取得的阶段性成果，以提高非贵金属催化剂催化氧化甲醛活性为目的，制备了不同晶型的Mn氧化物催化剂、负载于不同载体上的Ag基负载型催化剂和不同负载方式的Ag/Co氧化物催化剂，评价了其催化性能并进行相关表征，进一步揭示了影响催化剂活性的外在因素与内在规律。主要的研究结果和结论如下: (1)通过水热法合成了α-，β-，γ-和δ-MnO2催化剂并测试了其催化氧化甲醛的活性。不同晶型的MnO2催化剂的活性存在显著的差异，其中活性最高的δ-MnO2能够在80℃将甲醛完全催化氧化，而α-，β-，γ-晶型的甲醛完全转化温度分别为125℃，200℃和150℃。基于一系列相关表征的结果，我们发现表面物理性质、K+离子含量、孔道结构、氧物种的流动性、晶格氧的充裕度和对HCHO吸脱附性质对活性都会产生影响，但其中孔道结构以及晶格氧的流动性和充裕程度起到了更加重要的作用。δ-MnO2具有二维层状结构和最具活性、充裕度最高的的表面氧物种，因而在四种晶型的样品中具有最优的活性。 (2)分别以TiO2，Al2O3和CeO2为载体，采用浸渍法制备了不同载体的负载型Ag基催化剂并测试了其催化氧化甲醛的活性。其中Ag/TiO2展示出最高的催化性能，能够在95℃将甲醛完全催化去除;而Ag/Al2O3和Ag/CeO2活性相对较低，完全转化温度分别为110℃和高于125℃。通过表征发现，不同的载体会极大地影响Ag粒径，进而影响催化活性。在三种载体中，TiO2能够促使Ag在其表面更好的分散并使Ag粒径降低，因而成为负载型Ag基催化剂催化氧化甲醛反应中最合适的载体。虽然三种催化剂展示出显著的活性差异，但我们发现其反应机理并未发生变化。 (3)采用硬模板法原位负载(insitu)和后浸渍(post)法制备了介孔Ag/Co3O4和不负载的介孔Co3O4催化剂，考察了它们对甲醛的催化氧化活性，其中后浸渍法负载的催化剂（Ag/Co3O4-post）展示了最优的活性。对各催化剂样品的表征发现，Ag/Co3O4-post在负载Ag的制备过程中介孔结构塌陷，但同时使其还原能力增强，并且暴露出最多的表面Co3+和缺陷氧，进而使其具有最强的催化氧化甲醛的活性。