第3章　復合催化劑的制備及催化燃燒性能

3.1　引言

由于垃圾焚燒可以減少大量的污染物并且可以產生能量，近年來越來越受到人們的關注^［1，2］。但是垃圾焚燒也存在巨大的缺陷，例如燃燒不完全會產生大量的二英。二英是具有劇毒、致癌性強、會污染環境并且結構特別穩定且不容易分解的一類物質，如果處理不好，會對人類的生存產生巨大的危害。近年來，二英造成的環境污染問題已經引起全球的關注，各國政府都加強了對二英主要產生地垃圾焚燒廠的監管力度，制定了嚴格的廢氣排放標準，新標準要求對廢氣進行徹底的凈化處理。在處理二英的各種技術中，催化氧化法是最具有前景的，而要完成催化氧化的過程，必須找到一種價格低廉、但效率很高的催化劑^［3～7］。最近幾年，人們對各種降解二英類有機化合物的催化劑進行了大量的研究^［8～15］，其中以V₂O₅/TiO₂為代表的復合催化劑是材料領域的熱點，尤其在環境保護方面，這些催化劑有很廣泛的用處。但催化分解系統運行成本高阻礙了這一先進技術在中國市場的推廣使用，高昂的催化劑價格是影響催化分解系統的主要因素，其中催化劑制備工藝及活性物質的用量對催化劑的性能與成本有很大的影響^{［16～18］}，因此，尋求新型高效、低成本的催化劑仍是環境工程與工業催化領域的研究熱點。

本章重點介紹了V/TiO₂-S、MnO_x/TiO₂、Cr-MnO_x/堇青石三種催化劑的制備、表征與性能。新型催化劑主要研究思路如下：①制備不同離子或元素的摻雜β-VOSO₄/TiO₂催化劑，所獲得的V/TiO₂-S催化劑粒徑小、穩定性高、催化活性高；②比較不同錳源制備出的MnO_x/TiO₂催化劑對鄰二氯苯的催化活性，以進一步了解不同錳物種對催化劑性能的影響，最終獲得高活性低成本的MnO_x/TiO₂催化劑；③比較不同制備方法對Cr-MnO_x/堇青石催化活性的影響，篩選出活性高、成本低、穩定性高的催化劑。探討不同離子或元素的摻雜量、不同前軀體以及各種制備方法對催化劑性能的影響規律，查明這些影響因素對提高催化降解二英類化合物活性的增強作用，建立負載型材料的微結構與材料功能強化間的科學規律，最終為制備新型高活性低成本催化降解二英類化合物的催化劑開辟一條新途徑。