改性Cu/γ-Al<,2>O<,3>湿式氧化催化剂的制备及性能研究

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该论文以Cu/γ-Al<,2>O<,3>催化剂为基础,以Ce、Sn为助剂对其进行改性掺杂,用浸渍的方法制备了Cu/ γ-Al<,2>O<,3>、Cu-Ce/γ-Al<,2>O<,3>及Cu-Sn-Ce/γ-Al<,2>O<,3>三系列湿式氧化催化剂,并优化了催化剂制备工艺条件;用TG-DTA、XRD、BET表面积、SEM、XPS等测试手段,研究了掺杂前后及掺杂工艺对催化剂表面微观结构的影响;以苯酚配水为污染物,对其进行催化湿式氧化降解,研究了三系列催化剂的催化活性,探讨了催化剂表面微观结构与其催化活性的关系;同时,通过两阶段一级反应模型的建立,初步研究了苯酚配水的催化湿式氧化动力学.选择CuO为活性成分,以γ-Al<,2>O<,3>为载体用浸渍的方法制备负载型Cu/γ-Al<,2>O<,3>催化剂,并对浸渍液浓度、浸渍时间、焙烧温度、焙烧时间等催化剂制备工艺条件进行了优化,得出焙烧温度是影响催化剂结构及其活性的主要因素;对苯酚进行湿式催化氧化降解,研究了6%Cu/γ-Al<,2>O<,3>催化剂的表面结构与其催化活性的关系及催化剂重复使用次数与其活性的关系,得出Cu/γ-Al<,2>O<,3>催化剂高温失活的原因是载体的高温相变及活性成分与载体在高温下相互作用形成新相CuAl<,2>O<,4>造成的,并探讨了解决途径.从结构助剂的角度考虑,选择以Ce为助剂,用分层浸渍的方法制备出Cu-Ce/γ-Al<,2>O<,3>催化剂;利用XRD、XPS、SEM等测试手段研究了Ce的掺杂对催化剂表面吸附氧的能力、活性成分CuO在载体表面的分散性、载体的高温稳定性及CuO与载体间相互作用的影响,证明了Ce的掺杂有效抑制了γ-Al<,2>O<,3>在湿式氧化反应过程中向α-Al<,2>O<,3>转变的高温相变过程以及活性成分CuO与载体间相互作用形成CuAl<,2>O<,4>的过程;以Cu-Ce/γ-Al<,2>O<,3>为催化剂对苯酚进行湿式催化氧化降解,研究了Ce的掺杂量及重复使用次数对催化剂活性的影响,得出6%Cu-6%Ce/γ-Al<,2>O<,3>催化剂活性最好;同时以6%Cu-6%Ce/γ-Al<,2>O<,3>为催化剂对反应温度、入水pH值、氧分压、搅拌强度、催化剂投加量等催化湿式氧化的工艺参数进行了研究.以苯酚的催化湿式氧化反应为模型反应,通过建立两阶段一级反应动力学模型,初步研究了体系中加入Cu/γ-Al<,2>O<,3>催化剂、Cu-Ce/γ-Al<,2>O<,3>催化剂、Cu-Sn-Ce/γ-Al<,2>O<,3>及无催化剂时苯酚的湿式氧化反应动力学,得出了四种反应体系每个反应阶段的反应速率常数七及表观活化能Ea,从动力学角度解释了不同催化剂之间催化活性存在明显差异的原因.
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