第3章　复合催化剂的制备及催化燃烧性能

3.1　引言

由于垃圾焚烧可以减少大量的污染物并且可以产生能量，近年来越来越受到人们的关注^［1，2］。但是垃圾焚烧也存在巨大的缺陷，例如燃烧不完全会产生大量的二英。二英是具有剧毒、致癌性强、会污染环境并且结构特别稳定且不容易分解的一类物质，如果处理不好，会对人类的生存产生巨大的危害。近年来，二英造成的环境污染问题已经引起全球的关注，各国政府都加强了对二英主要产生地垃圾焚烧厂的监管力度，制定了严格的废气排放标准，新标准要求对废气进行彻底的净化处理。在处理二英的各种技术中，催化氧化法是最具有前景的，而要完成催化氧化的过程，必须找到一种价格低廉、但效率很高的催化剂^［3～7］。最近几年，人们对各种降解二英类有机化合物的催化剂进行了大量的研究^［8～15］，其中以V₂O₅/TiO₂为代表的复合催化剂是材料领域的热点，尤其在环境保护方面，这些催化剂有很广泛的用处。但催化分解系统运行成本高阻碍了这一先进技术在中国市场的推广使用，高昂的催化剂价格是影响催化分解系统的主要因素，其中催化剂制备工艺及活性物质的用量对催化剂的性能与成本有很大的影响^{［16～18］}，因此，寻求新型高效、低成本的催化剂仍是环境工程与工业催化领域的研究热点。

本章重点介绍了V/TiO₂-S、MnO_x/TiO₂、Cr-MnO_x/堇青石三种催化剂的制备、表征与性能。新型催化剂主要研究思路如下：①制备不同离子或元素的掺杂β-VOSO₄/TiO₂催化剂，所获得的V/TiO₂-S催化剂粒径小、稳定性高、催化活性高；②比较不同锰源制备出的MnO_x/TiO₂催化剂对邻二氯苯的催化活性，以进一步了解不同锰物种对催化剂性能的影响，最终获得高活性低成本的MnO_x/TiO₂催化剂；③比较不同制备方法对Cr-MnO_x/堇青石催化活性的影响，筛选出活性高、成本低、稳定性高的催化剂。探讨不同离子或元素的掺杂量、不同前躯体以及各种制备方法对催化剂性能的影响规律，查明这些影响因素对提高催化降解二英类化合物活性的增强作用，建立负载型材料的微结构与材料功能强化间的科学规律，最终为制备新型高活性低成本催化降解二英类化合物的催化剂开辟一条新途径。