V 2 O 5 /TiO 2 -CNTs催化劑制備及其催化氯苯類有機污染物性能的研究
發(fā)布時間:2021-02-16 19:28
氯苯(CBs)類有機污染物是典型的持久性有機污染物(POPs),已被列入《斯德哥爾摩公約》必須消除的名單中。催化燃燒技術(shù)可以在相對溫和的條件實現(xiàn)有機污染物的完全降解,是目前工業(yè)上具有較大應(yīng)用潛力的POPs控制技術(shù),也是當前工業(yè)廢氣凈化的研究熱點。本文以六氯苯為目標污染物,以二氧化鈦(Ti02)和碳納米管(CNTs)為原料合成TiO2-CNTs復合載體,并浸漬負載活性組分V205制備V2O5/TiO2-CNTs。對催化劑的制備工藝進行優(yōu)化,系統(tǒng)地考察脫氯反應(yīng)的影響因素,并揭示負載型催化劑降解氯苯的機理。首先系統(tǒng)考察了CNTs的純化和表面改性。采用SEM、XRD、FT-IR等手段對硝酸、硫酸改性前后CNTs的物質(zhì)結(jié)構(gòu)和表面性質(zhì)進行分析。結(jié)果表明,碳納米管經(jīng)濃硝酸6 h、120℃回流處理后,表面雜質(zhì)被去除;經(jīng)氧化刻蝕后CNTs兩端的端口被打開,石器化程度加大,并引進了-COOH、-OH等活性官能團。接著進行了TiO2-CNTs復合載體制備工藝的優(yōu)化?疾炝颂技{米管的含量、煅燒溫度、煅燒氛同、干燥方式、表面活性劑等因素。通過BET、 XRD、TEM等技術(shù)方法評估TiO2-CNTS材料的結(jié)構(gòu)及化...
【文章來源】:北京化工大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:103 頁
【學位級別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
1.1 研究背景
1.1.1 氯苯類化合物的性質(zhì)
1.1.2 氯苯類有機污染物的來源及存在
1.2 脫氯技術(shù)綜述
1.2.1 光催化氧化技術(shù)
1.2.2 加氫脫氯法
1.2.3 電化學脫氯技術(shù)
1.2.4 生物脫氯技術(shù)
1.2.5 催化脫氯技術(shù)
1.3 負載型催化劑催化氧化脫氯的研究進展
1.3.1 釩基催化劑
1.3.2 催化劑載體
1.3.2.1 氧化鈦載體的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用
1.3.2.2 碳納米管載體的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用
1.3.2.3 復合載體的應(yīng)用
1.4 本文研究的目的、意義及內(nèi)容
1.4.1 本文的研究目的及意義
1.4.2 本論文的研究內(nèi)容
第二章 催化劑制備工藝研究
2.1 實驗部分
2.1.1 實驗儀器
2.1.2 實驗材料
2.1.3 碳納米管預處理
2-CNTs的復合載體制備"> 2.1.4 TiO2-CNTs的復合載體制備
2O5/CNTs-TiO2催化劑的制備"> 2.1.5 V2O5/CNTs-TiO2催化劑的制備
2.2 催化劑的表征方法
2.3 結(jié)果與討論
2.3.1 濾膜的選擇
2.3.2 CNTs的改性效果分析
2-CNTs復合載體的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)表征"> 2.3.3 TiO2-CNTs復合載體的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)表征
2-CNTs結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的影響"> 2.3.3.1 碳納米管的復配對TiO2-CNTs結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的影響
2-CNTs結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的影響"> 2.3.3.2 干燥方式對TiO2-CNTs結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的影響
2.3.3.3 焙燒氛圍對復合載體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的影響
2.3.3.4 焙燒溫度對復合載體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的影響
2.3.3.5 表面活性劑對復合載體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的影響
2O5/CNTs-TIO2催化劑的結(jié)構(gòu)表征"> 2.3.4 V2O5/CNTs-TIO2催化劑的結(jié)構(gòu)表征
2.3.4.1 釩含量對催化劑的影響
2O5/CNTs-TiO2氧化處理"> 2.3.4.2 V2O5/CNTs-TiO2氧化處理
2.3.4.3 焙燒溫度對催化劑的影響
2O5/TIO2-CNTS酸性表征"> 2.3.5 V2O5/TIO2-CNTS酸性表征
2.4 本章小結(jié)
2O5/TiO2-CNTS催化降解六氯苯的性能研究">第三章 V2O5/TiO2-CNTS催化降解六氯苯的性能研究
3.1 實驗部分
3.1.1 實驗材料
3.1.2 催化活性測試裝置及方法
3.1.3 分析方法
3.2 結(jié)果與討論
3.2.1 制各工藝對催化氧化性能的影響
3.2.1.1 釩含量的影響
3.2.1.2 煅燒氛圍的影響
3.2.1.3 表面活性劑的影響
3.2.2 反應(yīng)工況對催化氧化性能的影響
3.2.2.1 水分的影響
3.2.2.2 氧氣含量對六氯苯降解率的影響
3.2.2.3 六氯苯濃度對催化降解性能的影響
3.2.2.4 反應(yīng)溫度對催化降解性能的影響
2對催化劑降解性能的影響"> 3.2.2.5 SO2對催化劑降解性能的影響
3.2.3 催化劑穩(wěn)定性考察
3.3 本章小結(jié)
2O5/TiO2-CNTS催化降解六氯苯的機理分析">第四章 V2O5/TiO2-CNTS催化降解六氯苯的機理分析
4.1 實驗部分
4.1.1 實驗材料
4.1.2 反應(yīng)裝置
4.1.3 催化劑的表征方法
4.1.4 產(chǎn)物分析方法
4.2 結(jié)果與討論
4.2.1 催化劑作用分析
4.2.1.1 催化劑結(jié)構(gòu)分析
4.2.1.2 催化劑表面性質(zhì)分析
4.2.2 氧化劑的作用原理分析
4.2.3 六氯苯降解產(chǎn)物分析
4.2.4 六氯苯降解機理推測
4.3 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論與建議
參考文獻
致謝
研究成果及發(fā)表的學術(shù)論文
導師與作者簡介
碩士研究生學位論文答辯委員會決議書
【參考文獻】:
期刊論文
[1]光催化還原CO2合成太陽燃料半導體光催化劑的設(shè)計與制備(英文)[J]. 李鑫,溫九青,劉敬祥,方岳平,余家國. Science China Materials. 2014(01)
[2]全氟磺酸功能化碳納米管的制備及其催化性能[J]. 張夢曉,李璀燦,華偉明,樂英紅,高滋. 催化學報. 2014(11)
[3]TiO2在二惡英無害化處理中的應(yīng)用[J]. 裴洋. 硅谷. 2014(13)
[4]氧傳遞控制與動力學控制對甲苯仿生催化氧化的影響(英文)[J]. 羅偉平,劉大為,孫俊,鄧偉,盛文兵,劉強,郭燦城. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2014(05)
[5]焙燒處理下二氧化鈦/鈦酸鹽納米材料晶型和形貌的變化規(guī)律研究[J]. 趙斌,林琳,陳超,柴瑜超,何丹農(nóng). 化學學報. 2013(01)
[6]加氫脫氯技術(shù)及其催化劑研究進展[J]. 劉武燦,張金柯,石能富,徐衛(wèi)國. 浙江化工. 2012(01)
[7]Ru/CNTs-Al2O3氨合成催化劑的制備與表征[J]. 林建新,王國華,王榕,林炳裕,倪軍,魏可鎂. 物理化學學報. 2011(08)
[8]釩鈦基SCR催化劑中毒及再生研究進展[J]. 王靜,沈伯雄,劉亭,田曉娟. 環(huán)境科學與技術(shù). 2010(09)
[9]Mn-V-Ce/TiO2低溫催化還原NO性能研究[J]. 鄭足紅,童華,童志權(quán),黃妍,羅晶. 燃料化學學報. 2010(03)
[10]環(huán)境中氯苯類化合物的分析研究進展[J]. 王爽,袁寰宇. 廣州化學. 2009(02)
博士論文
[1]二氧化鈦納米管陣列復合結(jié)構(gòu)的制備及外場下物性研究[D]. 楊銘杰.清華大學 2012
碩士論文
[1]鈣鈦礦催化劑上氯苯催化燃燒的研究[D]. 盧媛嬌.華東理工大學 2014
[2]添加SiO2對以TiO2為載體的SCR催化劑性能的影響[D]. 鐘柳成.上海交通大學 2013
[3]制備條件及元素添加對VOx/TiO2催化劑催化性能影響的研究[D]. 秦昆.武漢工程大學 2012
[4]可見光響應(yīng)N摻雜TiO2納米管陣列制備與光催化、光電催化降解六氯苯研究[D]. 薛琴.揚州大學 2010
[5]萘氣相催化氧化制備萘醌催化劑研究[D]. 陳金鐘.鄭州大學 2002
本文編號:3036824
【文章來源】:北京化工大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:103 頁
【學位級別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
1.1 研究背景
1.1.1 氯苯類化合物的性質(zhì)
1.1.2 氯苯類有機污染物的來源及存在
1.2 脫氯技術(shù)綜述
1.2.1 光催化氧化技術(shù)
1.2.2 加氫脫氯法
1.2.3 電化學脫氯技術(shù)
1.2.4 生物脫氯技術(shù)
1.2.5 催化脫氯技術(shù)
1.3 負載型催化劑催化氧化脫氯的研究進展
1.3.1 釩基催化劑
1.3.2 催化劑載體
1.3.2.1 氧化鈦載體的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用
1.3.2.2 碳納米管載體的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用
1.3.2.3 復合載體的應(yīng)用
1.4 本文研究的目的、意義及內(nèi)容
1.4.1 本文的研究目的及意義
1.4.2 本論文的研究內(nèi)容
第二章 催化劑制備工藝研究
2.1 實驗部分
2.1.1 實驗儀器
2.1.2 實驗材料
2.1.3 碳納米管預處理
2-CNTs的復合載體制備"> 2.1.4 TiO2-CNTs的復合載體制備
2O5/CNTs-TiO2催化劑的制備"> 2.1.5 V2O5/CNTs-TiO2催化劑的制備
2.2 催化劑的表征方法
2.3 結(jié)果與討論
2.3.1 濾膜的選擇
2.3.2 CNTs的改性效果分析
2-CNTs復合載體的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)表征"> 2.3.3 TiO2-CNTs復合載體的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)表征
2-CNTs結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的影響"> 2.3.3.1 碳納米管的復配對TiO2-CNTs結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的影響
2-CNTs結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的影響"> 2.3.3.2 干燥方式對TiO2-CNTs結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的影響
2.3.3.3 焙燒氛圍對復合載體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的影響
2.3.3.4 焙燒溫度對復合載體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的影響
2.3.3.5 表面活性劑對復合載體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的影響
2O5/CNTs-TIO2催化劑的結(jié)構(gòu)表征"> 2.3.4 V2O5/CNTs-TIO2催化劑的結(jié)構(gòu)表征
2.3.4.1 釩含量對催化劑的影響
2O5/CNTs-TiO2氧化處理"> 2.3.4.2 V2O5/CNTs-TiO2氧化處理
2.3.4.3 焙燒溫度對催化劑的影響
2O5/TIO2-CNTS酸性表征"> 2.3.5 V2O5/TIO2-CNTS酸性表征
2.4 本章小結(jié)
2O5/TiO2-CNTS催化降解六氯苯的性能研究">第三章 V2O5/TiO2-CNTS催化降解六氯苯的性能研究
3.1 實驗部分
3.1.1 實驗材料
3.1.2 催化活性測試裝置及方法
3.1.3 分析方法
3.2 結(jié)果與討論
3.2.1 制各工藝對催化氧化性能的影響
3.2.1.1 釩含量的影響
3.2.1.2 煅燒氛圍的影響
3.2.1.3 表面活性劑的影響
3.2.2 反應(yīng)工況對催化氧化性能的影響
3.2.2.1 水分的影響
3.2.2.2 氧氣含量對六氯苯降解率的影響
3.2.2.3 六氯苯濃度對催化降解性能的影響
3.2.2.4 反應(yīng)溫度對催化降解性能的影響
2對催化劑降解性能的影響"> 3.2.2.5 SO2對催化劑降解性能的影響
3.2.3 催化劑穩(wěn)定性考察
3.3 本章小結(jié)
2O5/TiO2-CNTS催化降解六氯苯的機理分析">第四章 V2O5/TiO2-CNTS催化降解六氯苯的機理分析
4.1 實驗部分
4.1.1 實驗材料
4.1.2 反應(yīng)裝置
4.1.3 催化劑的表征方法
4.1.4 產(chǎn)物分析方法
4.2 結(jié)果與討論
4.2.1 催化劑作用分析
4.2.1.1 催化劑結(jié)構(gòu)分析
4.2.1.2 催化劑表面性質(zhì)分析
4.2.2 氧化劑的作用原理分析
4.2.3 六氯苯降解產(chǎn)物分析
4.2.4 六氯苯降解機理推測
4.3 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論與建議
參考文獻
致謝
研究成果及發(fā)表的學術(shù)論文
導師與作者簡介
碩士研究生學位論文答辯委員會決議書
【參考文獻】:
期刊論文
[1]光催化還原CO2合成太陽燃料半導體光催化劑的設(shè)計與制備(英文)[J]. 李鑫,溫九青,劉敬祥,方岳平,余家國. Science China Materials. 2014(01)
[2]全氟磺酸功能化碳納米管的制備及其催化性能[J]. 張夢曉,李璀燦,華偉明,樂英紅,高滋. 催化學報. 2014(11)
[3]TiO2在二惡英無害化處理中的應(yīng)用[J]. 裴洋. 硅谷. 2014(13)
[4]氧傳遞控制與動力學控制對甲苯仿生催化氧化的影響(英文)[J]. 羅偉平,劉大為,孫俊,鄧偉,盛文兵,劉強,郭燦城. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2014(05)
[5]焙燒處理下二氧化鈦/鈦酸鹽納米材料晶型和形貌的變化規(guī)律研究[J]. 趙斌,林琳,陳超,柴瑜超,何丹農(nóng). 化學學報. 2013(01)
[6]加氫脫氯技術(shù)及其催化劑研究進展[J]. 劉武燦,張金柯,石能富,徐衛(wèi)國. 浙江化工. 2012(01)
[7]Ru/CNTs-Al2O3氨合成催化劑的制備與表征[J]. 林建新,王國華,王榕,林炳裕,倪軍,魏可鎂. 物理化學學報. 2011(08)
[8]釩鈦基SCR催化劑中毒及再生研究進展[J]. 王靜,沈伯雄,劉亭,田曉娟. 環(huán)境科學與技術(shù). 2010(09)
[9]Mn-V-Ce/TiO2低溫催化還原NO性能研究[J]. 鄭足紅,童華,童志權(quán),黃妍,羅晶. 燃料化學學報. 2010(03)
[10]環(huán)境中氯苯類化合物的分析研究進展[J]. 王爽,袁寰宇. 廣州化學. 2009(02)
博士論文
[1]二氧化鈦納米管陣列復合結(jié)構(gòu)的制備及外場下物性研究[D]. 楊銘杰.清華大學 2012
碩士論文
[1]鈣鈦礦催化劑上氯苯催化燃燒的研究[D]. 盧媛嬌.華東理工大學 2014
[2]添加SiO2對以TiO2為載體的SCR催化劑性能的影響[D]. 鐘柳成.上海交通大學 2013
[3]制備條件及元素添加對VOx/TiO2催化劑催化性能影響的研究[D]. 秦昆.武漢工程大學 2012
[4]可見光響應(yīng)N摻雜TiO2納米管陣列制備與光催化、光電催化降解六氯苯研究[D]. 薛琴.揚州大學 2010
[5]萘氣相催化氧化制備萘醌催化劑研究[D]. 陳金鐘.鄭州大學 2002
本文編號:3036824
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