如何選擇催化燃燒催化劑載體和活性組分？

摘要：VOCs催化燃燒實(shí)則上是—個(gè)氣-固相間的催化氧化反應(yīng)，氣相主體VOCs通過擴(kuò)散作用至催化劑外表面，然后沿著催化劑微孔向內(nèi)部擴(kuò)散，在由外及里擴(kuò)散過程中，VOCs被吸附在催化劑內(nèi)外表面，在催化劑的傳遞和貯存氧功能下，吸附在催化劑內(nèi)外表面VOCs被低溫氧化，轉(zhuǎn)變成無害化C02和H20。整個(gè)過程中催化劑起著非常重要的作用，而載體和活性組分又是決定催化劑性能的主要因素。

催化燃燒催化劑載體選擇

1、Al2O3載體：氧化鋁是一種多微孔、高分散性固體物料，比表面積相對較大 ，易于滑 陛組分負(fù)載，且具有較好的機(jī) 械強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性，是目前常用 的一種催化劑載體

2、分子篩載體：分子篩是一類具有骨架結(jié)構(gòu)的硅鋁酸鹽，一般由SiO 四面體和A10四面體通過氧橋鍵連接而成 ，孔道和空腔體系明顯，有著較多的酸性中心，利于對反應(yīng)物活化 ，同時(shí)獨(dú)特的空隙結(jié)構(gòu)對反應(yīng)物分子選擇性強(qiáng)，熱穩(wěn)定性和抗 中毒能力強(qiáng)。

3、整體式載體：金屬蜂窩載體是一種將金屬骨架以蜂窩孔的形式結(jié)合起來的新型功能性材料。有著延展性好、成孔密度高，運(yùn)行阻力小，機(jī)械強(qiáng)度高，導(dǎo)熱性好，耐高溫等特性。但在金屬表面粘附活性物質(zhì)厚度有一定局限性，單位體積載體負(fù)載量小，催化活性低。

堇青石是目前在催化燃燒領(lǐng)域應(yīng)用最多的一種 多孔陶瓷材料，化學(xué)式為 2MgO·2A1203·5SiO2，具有機(jī)械強(qiáng)度高、耐高溫、熱膨脹系數(shù)小及化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。

催化燃燒催化劑活性組分的選擇

1、貴金屬氧化物：常見貴金屬催化劑有 Pd、Pt、Rh及 Ru等 ，催化活性順序一般為 ：Ru>Rh>Pd>Pt，目前應(yīng)用最多的是Pd和 Pt催化劑，Pt催化劑對飽和烷烴表現(xiàn)出較好的催化性能，Pd催化劑對VOCs有較高的催化活性。貴金屬催化劑中Pt催化劑性能最優(yōu)，其次為 Pd催化劑，但Pt催化劑價(jià) 格較貴，在結(jié)合價(jià)格和催化活性兩方面考慮，企業(yè)傾向于采用Pd作為催化劑的活性組分。

2、非貴金屬：非貴金屬催化劑主要是指元素周期表中的過渡金屬氧化物 ，主要有Mn、Cu、Ni、Ce、Zr、Cr等 ，此類金屬離子具有最高占有軌道或最低空軌道，易于發(fā)生價(jià)態(tài)變化，從而表現(xiàn)出較好的儲(chǔ)氧和傳氧性能。由于單一過 渡金屬氧化物在催化性能、熱穩(wěn)定性、抗毒性及轉(zhuǎn)化溫度等方面，都存在一定缺陷，達(dá)不到工業(yè)應(yīng)用要求，同時(shí)單一氧化物易于相變，與載體發(fā)生系列反應(yīng)，降低催化劑活性，甚至失活，一般不會(huì)作為單獨(dú)的活性組分。

3、復(fù)合金屬氧化物：鈣鈦礦型復(fù)合氧化物結(jié)構(gòu)式以 ABO 表示，其 結(jié)構(gòu)中 A一般為稀土或堿土金屬 ，B位為過渡金屬 元素，A位和 B位可被半徑相近的其他金屬離子取 代，產(chǎn)生晶格缺陷，形成氧空位，表現(xiàn)出催化活性。尖 晶石型復(fù)合氧化物結(jié)構(gòu)式為 ABO，通常A為一種或多種二價(jià)金屬離子，B一般為一種或多種三價(jià)金屬離子。ABO 尖晶石屬立方晶系 ，A、B離子與O通過離子鍵結(jié)合 ，化學(xué)物理性質(zhì)和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，A、B離子可被半徑相似的其他金屬離子取代，形成混尖晶石，擁有催化活性點(diǎn)位。