第3章　復(fù)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(chǎn)生能量，近年來(lái)越來(lái)越受到人們的關(guān)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(huì)產(chǎn)生大量的二英。二英是具有劇毒、致癌性強(qiáng)、會(huì)污染環(huán)境并且結(jié)構(gòu)特別穩(wěn)定且不容易分解的一類物質(zhì)，如果處理不好，會(huì)對(duì)人類的生存產(chǎn)生巨大的危害。近年來(lái)，二英造成的環(huán)境污染問題已經(jīng)引起全球的關(guān)注，各國(guó)政府都加強(qiáng)了對(duì)二英主要產(chǎn)生地垃圾焚燒廠的監(jiān)管力度，制定了嚴(yán)格的廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)，新標(biāo)準(zhǔn)要求對(duì)廢氣進(jìn)行徹底的凈化處理。在處理二英的各種技術(shù)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(jià)格低廉、但效率很高的催化劑^［3～7］。最近幾年，人們對(duì)各種降解二英類有機(jī)化合物的催化劑進(jìn)行了大量的研究^［8～15］，其中以V₂O₅/TiO₂為代表的復(fù)合催化劑是材料領(lǐng)域的熱點(diǎn)，尤其在環(huán)境保護(hù)方面，這些催化劑有很廣泛的用處。但催化分解系統(tǒng)運(yùn)行成本高阻礙了這一先進(jìn)技術(shù)在中國(guó)市場(chǎng)的推廣使用，高昂的催化劑價(jià)格是影響催化分解系統(tǒng)的主要因素，其中催化劑制備工藝及活性物質(zhì)的用量對(duì)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(huán)境工程與工業(yè)催化領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

本章重點(diǎn)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(wěn)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(duì)鄰二氯苯的催化活性，以進(jìn)一步了解不同錳物種對(duì)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(duì)Cr-MnO_x/堇青石催化活性的影響，篩選出活性高、成本低、穩(wěn)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(duì)催化劑性能的影響規(guī)律，查明這些影響因素對(duì)提高催化降解二英類化合物活性的增強(qiáng)作用，建立負(fù)載型材料的微結(jié)構(gòu)與材料功能強(qiáng)化間的科學(xué)規(guī)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。