PDF《钴锰复合金属氧化物同时去除室内甲醛和低浓度臭氧》

E i n a g a 等[

7 ] 以锰氧化物为催化剂,研究了臭 氧催化氧化苯的性能.然而,上述催化反应往往需 要较高的反应物浓度或高于室温的条件下才会进 行,而室内环境达不到上述条件. 我们[

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9 ] 较早开展了臭氧辅助光催化去除有机 污染物的研究,并且最近发现较高浓度的臭氧具有 辅助室温无光照条件下催化氧化低浓度甲醛的作 用[

1 0 ] ,预示了室温下低浓度臭氧和甲醛同时去除 的可能. 以ZSM

5 分子筛为载体,钴锰复合金属氧化物 C o M n O x为活性组分,采用原位浸渍法,制备了一 系列堇青石蜂窝陶瓷负载的 C o M n O x/ Z S M 5催化 剂.用紫外灯管作为低浓度臭氧源,考察了该催化 剂在室内环境中同时去除低浓度臭氧和甲醛的性 能,研究了催化剂制备条件和环境湿度等对活性的 影响,通过 X R D 、B E T 、T E M、E D S 、X P S 、I C P 、原 位红外分析等技术手段对催化剂进行了表征,并据 第29卷 第 6期 分子催化Vol.29,No.62015年

1 2月JOURNALO FM O L E C U L A RC A T A L Y S I S ( C H I N A ) D e c .

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1 5 此对反应机理进行了探讨. 1实验部分

1 . 1催化剂的制备 取一定量的硝酸钴、硝酸锰与去离子水混合均 匀后,将混合溶液置于旋转蒸发仪上蒸发干燥,直 至形成溶胶凝胶.将所得溶胶凝胶放入马弗炉中

5 7 3~

9 7 3K温度条件下煅烧,制备钴锰复合金属氧 化物 C o M n O x .通过调整硝酸钴、硝酸锰溶液的用 量,可制得不同晶相的钴锰复合金属氧化物催化 剂.负载时,取占催化剂总量

1 0 %的ZSM

5 分子筛 浸入上述钴锰硝酸盐混合液中,强力乳化搅拌

1 0 m i n ,形成悬浊液,将清洗烘干后的堇青石蜂窝陶 瓷浸于其中,浸渍完全后再将其烘干煅烧.

1 . 2催化剂表征 催化剂晶体结构采用日本理学公司的 D/ M A X

2 2

0 0 / P C型 X射线衍射仪进行测定分析.测试采用 铜靶( C uK, =

0 .

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4 1

8 3 8n m ) ;

N 2吸脱附在美 国麦克仪器公司 T R I S T A R Ⅱ

3 0

2 0型比表面和孔隙 分析仪上进行,催化剂样品先经过

1 5 0℃条件下

3 h 脱气处理,比表面积按照 B E T方程计算得到;

催 化剂的形貌、颗粒尺寸等微观结构由日本电子株式 会社 J E M

2 0

1 0 / H T型透射电子显微镜( T E M) 测定, 并利用 E D S 分析了催化剂表面的化学成分;

催化剂 中金属元素的价态、氧物种的组分由日本岛津公司 的AXISULTRADLD型 X射线光电子能谱仪测定, 实验结果通过 C1 s (

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6 . 4e V ) 对结合能进行了校 对;

催化剂粉体中的元素含量由电感耦合等离子光 谱发生仪 I C A P

6 0

0 0 R a d i a l 进行了分析确定;

此外,N i c o l e t

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0 0型原位红外分析仪用来检测甲醛 臭氧催化氧化过程中的中间产物.

1 . 3催化剂性能评价 实验测试主要在模拟室内环境的 3m

3 密封测 试舱中进行,测试舱内部包括甲醛挥发系统和气体 均流系统.同时壁面留有 6个测试孔用来监测舱内 温度、湿度、甲醛及臭氧的浓度.蜂窝陶瓷负载的 C o M n O x/ Z S M 5催化剂置于舱内的两端敞开的长 方体结构净化单元中.前端以紫外灯为臭氧发生 源,并用屏障避免光照到催化剂;

后端放置催化 剂,通过风机使舱内空气循环通过净化单元. 实验时首先打开舱内电加热器及混流风扇,使 设置好的甲醛溶液迅速挥发并扩散均匀.随后打开 净化单元风机,使催化剂吸附舱内甲醛达到饱和, 记录此时甲醛浓度为初始浓度.之后打开紫外灯, 每隔 1h 记录一次测试舱内甲醛和臭氧浓度.实验 中,甲醛和臭氧浓度分别由 F o r m a l d e m e t e r h t V M型 手持式甲醛测试仪和 M o d e l