题名钯基催化剂上 1 ,2 二氯苯催化降解过程及机理研究
作者李娜
答辩日期2020-06
文献子类博士
授予单位中国科学院生态环境研究中心
授予地点北京
导师郝郑平
关键词催化降解 1,2 二氯苯,副产物分布,多氯有机化合物,反应机理 Catalytic DegradatIon 1,2 d Ichlorobenzene b y Products DistributIon p Olychlorinated Organic Compounds r Eact Ion Mechanism
学位名称工学博士
其他题名Study on the C atalytic D egradation Process and M echanism of 1,2 D ichlorobenzene over Pd based C atalysts
学位专业环境工程
英文摘要

       含氯挥发性有机污染物对自然环境和生物健康具有严重的危害。阐明含氯挥发性有机化合物催化氧化中 有毒污染物及其形成机理,对于详细了解污染物的降解 过程 以及同时去除二次有毒 污染物至关重要。 论文 系统全面的考察了 Pd 基催化剂及不同的反应气氛对 1 2 二氯苯 1,2 DC B 催化降解过程中副产物形成 的影响,揭示 了 1 2 二氯苯的催化反应过程 及 机理。得到的主要研究 结果及规律性认识 如下:
      1.研究了 催化剂 Pd /γ Al 2 O 3 Pd/ ZSM 5 和 Pd SiO 2 对 催化氧化 1,2 DC B的影响 。在 催化氧化过程中,检测到多种多氯 有机副产物,如三氯苯,四氯苯和五氯苯。反应温度与 载体类型在形成氯化有机副产物中起着至关重要的作用。随着反应温度的升高,有机副产物的氯化度逐渐增加 。 并且在低温下,多氯代有机副产物的 总 浓度急剧增加,然后在反应温度高于 450 ºC 时 开始 降低。同时,多氯 有机副产物的 量随着 催化剂载体 硅铝比的增加而增加。 在此基础上 还 提出了多氯 有机化合物的形成机理。
      2.合成了一系列具有不同 Pd 粒径的 Pd /γ Al 2 O 3 催化剂, 研究了 Pd 的粒径大小对 1,2 DCB 催化性能的影响 。 结果表明,钯的纳米尺寸越小, 1,2 DCB 的催化活性越高 这主要与 Pd 的氧化态和表面吸附的氧有关。而且, Pd /γ Al 2 O 3 催化剂在干燥和潮湿条件下对 1,2 DCB 催化氧化 具有优异的稳定性 。 但是反应过程中仍能检测到含氯副产物生成,其浓度随 催化剂表面 Lewis 酸浓度的增加而降低,随反应温度呈现火山型变化 。 水对氯化反 应具有一定的 抑制 作用。 此外, 根据 原位 FTIR 和 UV vis DRS 表征 结果,提出了 1,2 DCB 的催化 氧化和氯化 反应都 遵循 Langmuir Hin shelwood 类型 的机理。
       3.研究了不同氧气及水蒸气浓度对 Pd/ ZSM 5 25) 催化剂上 1,2 DCB 的催化降解 过程 的影响 。发现降低氧气 浓度 和 反应气氛中添加水蒸气不仅能够提高催化反应活性还能够降低反应过程中含氯有机副产物的形成 ,主要是由于其 可以抑制 氯化反应 过程中氯化剂 氯化的钯物种的形成 。 此外, 1 ,2 DCB 在 Pd/ZSM 5( 25)催化剂上,水作为唯 一氧化剂(水解氧化)的情况下也行实现完全催化降解;且反应过程中只检测到苯、氯苯和1, 3 二氯苯。 在催化氧化和水解氧化过程中形成了相似的表面物种,因此 1,2 DCB 的 催化氧化和水解氧化 具有 相似 的 催化降解反应 机理。
        4.研究了 Pd /γ Al 2 O 3 Pd/ ZSM 5 和 Pd SiO 2 催化剂 对 1,2 DCB 水解氧化的影响 。 Pd/ ZSM 5 25) 催化剂 表现 出最佳的水解氧化活性 。主要是由于Pd/ ZSM 5 25) 催化剂具有较窄的 孔道和较高的铝含量 ,这有助于形成质子化的水分子。这种水分子可以加速碳和氯的去除,从而使 P d/ ZSM 5 25) 催化剂具有很高的活性。但是, HCl 的形成会导致 Pd/ ZSM 5 25) 催化剂的脱铝 进而导致 骨架的 坍塌 ,从而导致 Pd/ ZSM 5 25) 催化剂在水解氧化反应中的稳定性较差。

页码166
内容类型学位论文
源URL[http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/43621]  
专题生态环境研究中心_环境纳米材料实验室
推荐引用方式
GB/T 7714
李娜. 钯基催化剂上 1 ,2 二氯苯催化降解过程及机理研究[D]. 北京. 中国科学院生态环境研究中心. 2020.
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