四氧化三钴负载金钯纳米催化剂催化消除甲苯和邻二甲苯

王治伟 ,  刘雨溪 ,  杨涛 ,  邓积光 ,  谢少华 ,  戴洪兴

引用本文: 王治伟,  刘雨溪,  杨涛,  邓积光,  谢少华,  戴洪兴. 四氧化三钴负载金钯纳米催化剂催化消除甲苯和邻二甲苯[J]. 催化学报, 2017, 38(2): 207-216. doi: 10.1016/S1872-2067(16)62569-X shu
Citation:  Zhiwei Wang,  Yuxi Liu,  Tao Yang,  Jiguang Deng,  Shaohua Xie,  Hongxing Dai. Catalytic performance of cobalt oxide-supported gold-palladium nanocatalysts for the removal of toluene and o-xylene[J]. Chinese Journal of Catalysis, 2017, 38(2): 207-216. doi: 10.1016/S1872-2067(16)62569-X shu

四氧化三钴负载金钯纳米催化剂催化消除甲苯和邻二甲苯

  • 基金项目:

    国家自然科学基金(21377008,21477005,U1507108);国家高技术研究发展计划(2015AA034603);北京市科技新星计划(Z141109001814106);北京市教委科技计划(KM201410005008).

摘要: 挥发性有机物(VOCs,例如甲苯和二甲苯)不仅危害人身健康,而且对大气环境造成严重污染.由于去除效率高、无二次污染以及耗能低等优点,催化氧化法被认为是消除VOCs的有效方法之一.该方法的关键是高效催化剂的研发.由于具有良好的低温催化氧化性能,过渡金属氧化物负载的贵金属催化剂备受关注.相比于单组分贵金属负载型催化剂,双组分贵金属负载型催化剂的催化活性、水热稳定性能和抗硫中毒性能均有显著提高.
本文采用熔融盐法和聚乙烯醇保护的硼氢化钠还原法制备了八面体状Co3O4负载的AuPd(x(AuPdy)/Co3O4;AuPd负载量x=(0.18,0.47,0.97)wt%;Pd/Au摩尔比y=1.85,1.93,1.92)合金纳米催化剂.采用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、选区电子衍射、氢气程序升温还原、氧气程序升温脱附和X射线光电子衍射等技术对催化剂物化性质进行了表征.利用固定床微型反应器评价了催化剂对甲苯和邻二甲苯完全氧化反应的催化性能.研究结果表明,采用熔融盐法制得的Co3O4具有规整八面体形貌,棱长约为300 nm.AuPd合金纳米粒子均匀分布在Co3O4表面,粒径为2.7-3.2 nm.在所得催化剂中,0.96(AuPd1.92)/Co3O4催化剂对甲苯和邻二甲苯完全氧化反应表现出较高的催化活性.在空速为40000 mL/(g·h)时,甲苯和邻二甲苯转化率达到90%所需的温度分别为180和187℃.我们认为0.96(AuPd1.92)/Co3O4催化剂较为优异的催化性能与AuPd纳米粒子和Co3O4之间的强相互作用和较高的吸附氧浓度有关.

English

    1. [1] J. P. Zhu, S. L. Wong, S. Cakmak, Environ. Sci. Technol., 2013, 47, 13276-13283.

    2. [2] D. R. Gentner, D. R. Worton, G. Isaacman, L. C. Davis, T. R. Dallmann, E. C. Wood, S. C. Herndon, A. H. Goldstein, R. A. Harley, Environ. Sci. Technol., 2013, 47, 11837-11848.

    3. [3] Y. X. Liu, J. G. Deng, S. H. Xie, Z. W. Wang, H. X. Dai, Chin. J. Catal., 2016, 37, 1193-1205.

    4. [4] X. L. Weng, D. D. Tan, X. L. Cao, J. Y. Zhang, Z. B. Wu, Catal. Sci. Technol., 2016, 6, 2901-2904.

    5. [5] Q. J. Meng, W. L. Wang, X. L. Weng, Z. B. Wu, Y. Liu, H. Q. Wang, J. Phys. Chem. C, 2016, 120, 3259-3266.

    6. [6] H. J. Wu, G. Pantaleo, V. L. Parola, A. M. Venezia, X. Collard, C. Aprile, L. F. Liotta, Appl. Catal. B, 2014, 156-157, 350-361.

    7. [7] H. J. Wu, L. D. Wang, J. Q. Zhang, Z. Y. Shen, J. H. Zhao, Catal. Com-mun., 2011, 12, 859-865.

    8. [8] H. J. Wu, L. D. Wang, Z. Y. Shen, J. H. Zhao, J. Mol. Catal. A, 2011, 351, 188-195.

    9. [9] N. L. Qiao, Y. Li, N. Li, X. Zhang, J. Cheng, Z. P. Hao, Chin. J. Catal., 2015, 36, 1686-1693.

    10. [10] T. Masui, H. Imadzu, N. Matsuyama, N. Imanaka, J. Hazard. Mater., 2010, 176, 1106-1109.

    11. [11] Z. Abdelouahab-Reddam, R. E. Mail, F. Coloma, A. Sepúlveda-Escribano, Catal. Today, 2015, 249, 109-116.

    12. [12] Y. X. Liu, H. X. Dai, J. G. Deng, S. H. Xie, H. G. Yang, W. Tan, W. Han, Y. Jiang, G. S. Guo, J. Catal., 2014, 309, 408-418.

    13. [13] K. Persson, L. D. Pfefferle, W. Schwartz, A. Ersson, S. G. Jaras, Appl. Catal. B, 2007, 74, 242-250.

    14. [14] S. H. Xie, H. X. Dai, J. G. Deng, Y. X. Liu, H. G. Yang, Y. Jiang, W. Tan, A. S. Ao, G. S. Guo, Nanoscale, 2013, 5, 11207-11219.

    15. [15] S. H. Xie, J. G. Deng, S. M. Zang, H. G. Yang, G. S. Guo, H. Arandiyan, H. X. Dai, J. Catal., 2015, 322, 38-48.

    16. [16] S. H. Xie, J. G. Deng, Y. X. Liu, Z. H. Zhang, H. G. Yang, Y. Jiang, H. Arandiyan, H. X. Dai, C. T. Au, Appl. Catal. A, 2015, 507, 82-90.

    17. [17] W. Tan, J. G. Deng, S. H. Xie, H. G. Yang, Y. Jiang, G. S. Guo, H. X. Dai, Nanoscale, 2015, 7, 8510-8523.

    18. [18] D. I. Enache, J. K. Edwards, P. Landon, B. Solsona-Espriu, A. F. Carley, A. A. Herzing, M. Watanabe, C. J. Kiely, D. W. Knight, G. J. Hutchings, Science, 2006, 311, 362-365.

    19. [19] M. S. Chen, D. Kumar, C. W. Yi, D. W. Goodman, Science, 2005, 310, 291-293.

    20. [20] L. F. Liotta, H. J. Wu, G. Pantaleo, A. M. Venezia, Catal. Sci. Technol., 2013, 3, 3085-3102.

    21. [21] H. J. Wu, G. Pantaleo, G. Di. Carlo, S. Guo, G. Marcì, P. Concepción, A. M. Venezia, L. F. Liotta, Catal. Sci. Technol., 2015, 5, 1888-1901.

    22. [22] G. L. Wu, Y. H. Cheng, Y. Y. Ren, Y. Q. Wang, Z. D. Wang, H. J. Wu, J. Alloy. Compd., 2015, 652, 346-350.

    23. [23] H. J. Wu, G. L. Wu, Y. Y. Ren, X. H. Li, L. D. Wang, Chem. Eur. J., 2016, 22, 8864-8871.

    24. [24] H. J. Wu, L. D. Wang, Appl. Surf. Sci., 2014, 288, 398-404.

    25. [25] X. M. Zhang, Y. Q. Deng, P. F. Tian, H. H. Shang, J. Xu, Y. F. Han, Appl. Catal. B, 2016, 191, 179-191.

    26. [26] B. Y. Bai, H. Arandiyan, J. H. Li, Appl. Catal. B, 2013, 142-143, 677-683.

    27. [27] B. Y. Bai, J. H. Li, J. M. Hao, Appl. Catal. B, 2015, 164, 241-250.

    28. [28] Q. Liu, L. C. Wang, M. Chen, Y. Cao, H. Y. He, K. N. Fan, J. Catal., 2009, 263, 104-113.

    29. [29] H. G. Yang, H. X. Dai, J. G. Deng, S. H. Xie, W. Han, W. Tan, Y. Jiang, C. T. Au, ChemSusChem, 2014, 7, 1745-1754.

    30. [30] R. Gao, J. Z. Zhu, X. L. Xiao, Z. B. Hu, J. J. Liu, X. F. Liu, J. Phys. Chem. C, 2015, 119, 4516-4523.

    31. [31] L. H. Hu, K. Q. Sun, Q. Peng, B. Q. Xu, Y. D. Li, Nano Res., 2010, 3, 363-368.

    32. [32] L. H. Hu, Q. Peng, Y. D. Li, ChemCatChem, 2011, 3, 868-874.

    33. [33] J. G. Deng, S. N. He, S. H. Xie, H. G. Yang, Y. X. Liu, G. S. Guo, H. X. Dai, Environ. Sci. Technol., 2015, 49, 11089-11095.

    34. [34] C. V. Schenck, J. G. Dillard, J. W. Murray, J. Colloid. Interf. Sci., 1983, 95, 398-409.

    35. [35] L. F. Liotta, G. Di Carlo, G. Pantaleo, A. M. Venezia, G. Deganello, Appl. Catal. B, 2006, 66, 217-227.

    36. [36] S. Rousseau, S. Loridant, P. Delichere, A. Boreave, J. P. Deloume, P. Vernoux, Appl. Catal. B, 2009, 88, 438-447.

    37. [37] S. Ponce, M. A. Pena, J. L. G. Fierro, Appl. Catal. B, 2000, 24, 193-205.

    38. [38] D. C. Kim, S. K. Ihm, Environ. Sci. Technol., 2001, 35, 222-226.

    39. [39] Y. C. Wei, J. Liu, Z. Zhao, Y. S. Chen, C. M. Xu, A. J. Duan, G. Y. Jiang, H. He, Angew. Chem. Int. Ed., 2011, 50, 2326-2329.

    40. [40] Y. X. Liu, H. X. Dai, J. G. Deng, L. Zhang, B. Z. Gao, Y. Wang, X. W. Li, S. H. Xie, G. S. Guo, Appl. Catal. B, 2013, 140-141, 317-326.

    41. [41] S. Y. Huang, C. B. Zhang, H. He, J. Environ. Sci., 2013, 25, 1206-1212.

    42. [42] G. J. Zhang, Y. E. Wang, X. Wang, Y. Chen, Y. M. Zhou, Y. W. Tang, L. D. Lu, J. C. Bao,T. H. Lu, Appl. Catal. B, 2011, 102, 614-619.

    43. [43] K. R. Priolkar, P. Bera, P. R. Sarode, M. S. Hegde, S. Emura, R. Kumashiro, N. P. Lalla, Chem. Mater., 2002, 14, 2120-2128.

    44. [44] Y. X. Liu, H. X. Dai, J. G. Deng, X. W. Li, Y. Wang, H. Arandiyan, S. H. Xie, H. G. Yang, G. S. Guo, J. Catal., 2013, 305, 146-153.

    45. [45] P. Bracconi, L. C. Dufour, J. Phys. Chem., 1975, 79, 2400-2405.

    46. [46] B. Solsona, T. E. Davies, T. Garcia, I. Vazquez, A. Dejoz, S. H. Taylor, Appl. Catal. B, 2008, 84, 176-184.

    47. [47] L. P. Zeng, K. Z. Li, F. Huang, X. Zhu, H. C. Li, Chin. J. Catal., 2016, 37, 908-922.

    48. [48] Y. F. Wang, C. B. Zhang, Y. B. Yu, R. L. Yue, H. He, Catal. Today, 2015, 242, 294-299.

    49. [49] C. Y. Ma, Z. Mu, J. J. Li, Y. G. Jin, J. Cheng, G. Q. Lu, Z. P. Hao, S. Z. Qiao, J. Am. Chem. Soc., 2010, 132, 2608-2613.

    50. [50] M. Hosseini, S. Siffert, R. Cousin, A. Aboukaïs, Z. Hadj-Sadok, B. L. Su, C. R. Chim., 2009, 12, 654-659.

    51. [51] K. J. Kim, H. G. Ahn, Appl. Catal. B, 2009, 91, 308-318.

    52. [52] Y. F. Wang, C. B. Zhang, F. D. Liu, H. He, Appl. Catal. B, 2013, 142-143, 72-79.

    53. [53] Z. X. Wu, J. G. Deng, S. H. Xie, H. G. Yang, X. T. Zhao, K. F. Zhang, H. X. Lin, H. X. Dai, G. S. Guo, Microporous Mesoporous Mater., 2016, 224, 311-322.

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  4
  • 文章访问数:  1771
  • HTML全文浏览量:  197
文章相关
  • 发布日期:  2017-03-02
  • 收稿日期:  2016-09-17
  • 修回日期:  2016-10-27
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章