2 燃烧催化剂载体材料

　　为改善和提高燃烧催化剂的催化性能，对催化剂载体材料也进行了大量的研究。γ-Al₂O₃、α-Al₂O₃、分子筛、硅胶、堇青石等为使用较多的载体材料，它们多为球形、圆柱体、条形、不规则颗粒以及环形等，在燃烧催化剂中使用陶瓷蜂窝载体也十分普遍。

　　2.1 普通氧化物载体

　　普通氧化物一般有γ-Al₂O₃、SiO₂、CeO₂、Cr₂O₃、TiO₂、ZrO₂、Fe₂O₃等。γ-Al₂O₃应用广泛但耐热性差，堇青石(2MgO·2Al₂O₃·5SiO₂)的耐热性好，热膨胀系数小，是燃烧催化剂的优良载体。但由于其比表面积小(1～2 m²/g)，使它所负载的燃烧催化剂的催化活性受到限制。若表面涂覆γ-Al₂O₃层，可以增加其比表面积，仍存在诸多缺点。若涂覆LaAlO₃层，可以促进燃烧催化剂活性组分(钙钛矿型结构，如可避免较活泼的钴离子和γ-Al₂O₃结合生成燃烧活性很差的尖晶石型化合物(若以LaCoO₃为活性组分)。因此，从实际应用考虑，可选择LaAlO₃作为燃烧催化剂的第二载体，提高催化剂的耐热性和活性^[34]。

　　CeO₂、TiO₂、ZrO₂等氧化物在催化剂中即起载体和助剂的双重作用，即减了少贵金属用量，又改变催化剂的电子结构和表面性质，提高催化剂活性和稳定性。CeO₂是应用最广泛的稀土氧化物添加剂，其作用表现在以下几个方面^[29]：1)稳定活性氧化铝涂层；2)对贵金属具有助催化作用，提高贵金属的表面分散度；3)促进水汽转移反应：H₂O+CO = CO₂+H₂，水汽转移反应能够促进NO的还原，在水蒸汽存在下提高NO的转化率；4)由于其出色的氧存储能力—富燃条件下释放氧，贫燃条件下吸收氧，起到扩大空燃比窗口的作用，提高催化剂在工况下的活性；5)提高催化剂的抗中毒能力；6)提高催化剂载体的机械强度，能够起到稳定晶型结构和阻止体积收缩的双重作用。ZrO₂，TiO₂和碱土金属氧化物(如BaO，CaO或SrO)等都是防止Al₂O₃热退化的常用助剂。某些非稀土金属能充分发挥贵金属的性能，如Ba可有效避免CeO₂因高温熔结而晶粒长大，Mo可稳定Pt的分散度。^[29]

　　2.2 分子筛载体

　　 用于VOC催化剂载体的分子筛有Y、HY、SY、SY-A、ZSM-5、SAPO-5等类型。从表1中的数据可看出，硅酸Y型分子筛（SY-A）的性能比其它类型的更好。（1）SY-A载体的结构更稳定，在水蒸气中具有高活性。由于SY型结构因水蒸气流或高温加热脱去Al遭破坏，且SY-A稳定的微孔结构可有效阻止γ-Al₂O₃转变为α-Al₂O₃。SY-A在1200 ℃加热4h后比表面积为514 m²/g，是未加热前的90%；在1000 ℃100%水蒸气下，能保持完整的结构。（2）SY-A载体不同于普通的Y型沸石，负载的Pd原子和分子筛笼中的Al强烈作用，使大量Pd原子在保持原子态。因此，考虑到以上二点，SY-A可作为耐高温催化燃烧的理想载体。^[17]

　　3 VOC还原催化脱卤催化剂^[19]

　　还原催化脱卤法最大的优点是可减少有毒副产物的生成，该法以H₂为还原剂在催化剂的作用下脱去卤化物中的卤素，将反应物转化为无害或易净化的物质，具有一定的实用价值。以氯苯为探针分子，在不同催化剂的作用下，氯苯催化脱氯反应很容易进行，可将氯苯定向转化为苯或是无害的环己烷。

　　表7 催化剂对氯苯脱氯

催化剂	转化率/%	苯/%	环己烷/%
Pt/γ-Al2O3	97	0	100
Pd/γ-Al2O3	98	86	14
Pt/C	100	0	100
Pd/C	100	81	19
Pt/Vycor	96	0	100
Pd/Vycor	99	84	16
Pt/AlF3	100	0	100
Pd/AlF3	6	97	3

　　反应条件：Pt催化剂，Pd催化剂10 g；0.27 mmol/min PhCl和2.5 mmol/min H₂；反应温度140 ℃。

　　从表7中的数据可看出，Pd和Pt催化剂分别对苯和环己烷的生成具有高的选择性。其中V_ycor是一种新型多孔玻璃材料，可作为Pt催化剂的理想载体。这种材料的组成为：9.6% SiO₂，3% B₂O₃，0.4% Na₂O，1% Al₂O₃+ZrO₂，比表面积为259 m²/g，对CCl₄和CHCl₃等化合物的氢化具有高的选择性和转化率。

　　从表8的数据可看出，还原催化脱卤的反应温度低于催化氧化法的反应温度，而且脱卤后产物有使用价值，减少资源浪费，无有毒副产物生成。

　　表8g 不同温度下氯化物的转化率>

CVOC	T50/℃氧化反应2	还原反应	T90/℃氧化反应2	还原反应
CCl4	219	<180	370	90
CHCl3	310	<97	350	130
CH2Cl2	310	197	355	240

　　注：T50和T90分别是转化率为50%和90%时的反应温度；氯化物的浓度在50～8000 mg/m³，空速26000/h。

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