化工开题报告,文献综述

本科毕业设计（论文）文献综述本科毕业设计（论文）文献综述 （2014 届） 题目： 整体结构型催化燃烧催化剂的制备及其性能研 究 学生姓名学生姓名 学学号号201001390416201001390416 指导教师指导教师XXXXXX 专业班级专业班级化学工程与工艺化学工程与工艺 20102010（（2 2）班）班 所在学院所在学院化学工程与材料学院化学工程与材料学院 提交日期提交日期20142014 年年 2 2 月月 第一章第一章前言前言 1.11.1 背景背景 随着科学技术的迅猛发展，工业化进程稳步加快，汽车尾气排放日益严重， 大气中排放的挥发性有机化合物(VOCs)日益增多。目前VOCs的污染问题受到各 国的高度重视，我国已颁布了《大气污染物综合排放标准》 ，制定了各类有机污 染物（烃类、芳香烃、卤代烃、含氧烃等）在空气中严格的排放标。在石油化工、 制药、印刷、喷漆、机动车、制鞋等行业排放的废气中，都含有发性有机废气 (VOCs)，这些挥发性有机废气会引起光化学烟雾从而破坏地球生态环境和损害 人类身体健康， 对人类健康造成很大威胁。挥发性有机化合物是室内常见的空气 污染物，其毒性能引起呼吸系统、中枢神经系统、生殖系统、循环系统和免疫系 统功能异常，有致癌作用，是引起人们患建筑物综合症(sick building syndrome) 和建筑物关联症(building related illness)等疾病的主要原因。 表1VOCs气体组分种类 分类 烷烃类 烯烃类 芳香烃及其衍生物 醇 脂肪烃 醛和酮类 胺和酞胺 酸和酸配 乙二醇衍生物 VOCs 乙烷、丙烷、丁烷、戊烷等 乙烯、丙稀、丁烯、丁二烯等 笨、甲苯、二甲苯、乙苯等 甲醇、乙醇、异戊二醇等 丙烯酸甲脂、邻苯二甲酸二丁脂等 甲醛、乙醛、丙酮等 苯胺、二甲基甲酞胺 乙酸、丙酸、丁酸、等 甲基溶纤剂、乙基溶纤剂等 国内外VOCs污染控制方法目前主要有吸附法、吸收法、生物处理技术、膜 分离技术、直接燃烧法、催化燃烧法等，其中，催化燃烧法是一种高效清洁燃烧 技术，主要利用催化剂使有机废气在较低的温度条件下充分燃烧。 1.21.2 催化燃烧技术催化燃烧技术 催化燃烧主要利用催化剂使有机废气在较低的温度条件下充分燃烧， 是典型 的气一固相催化反应。相对其他处理技术，催化燃烧具有以下优点： 1）起燃温度低，催化燃烧一般可使反应温度下降300一600℃，大部分烃类 和CO在300一450℃之间即可氧化，能耗少； 2）催化燃烧是无火焰燃烧，比较安全； 3）处理效率高，催化燃烧法治理有机废气的净化率一般在95%以上； 4）生成氮氧化物很少，几乎没有二次污染； 5）碳氢化合物浓度不会影响催化燃烧； 6）催化燃烧可以处理成分复杂、浓度范围广的各种有机废气的处理； 7）设备较简单，耗能少，见效比较快； 催化燃烧有以上诸多优点和应用前景，因此其实目前最有前景的VOCs处理 方法，因此最重要的是开发高效、高稳定性的催化燃烧催化剂。这类催化材料一 般是整体结构型催化剂，这类催化剂改善了催化反应床层上的物质传递，提高了 催化效率，减少了操作费用，降低了压力降，在石油化工、精细化工等多相催化 反应中得到越来越广泛的应用。 催化燃烧技术不仅提高了燃烧效率，节约了燃烧能耗，而且从本质上改善了 燃烧条件，大大降低了污染物的产生，不会造成污染， ，从而实现了节能与环保 的协调统一。 1.31.3 催化燃烧催化剂催化燃烧催化剂 贵金属催化剂和金属氧化物催化剂是催化燃烧 VOCs所用的2大类催化剂。 Pt，Pd等贵金属催化剂由于起燃温度较低而选择性较高，但是由于其储量稀少、 价格昂贵而催化剂性价比低。 该类催化剂一般为整体式催化剂，其主要由活性组 分、涂层、分散担体和骨架载体四部分构成，一般蜂窝陶瓷等作为规整基体，以 Al2O3为涂层，采用浸渍法，溶胶法和化学镀法等方法制备。颗粒式催化剂无论 体积和重量都明显的大于整体式催化剂，颗粒式催化剂容易磨碎破裂，使系统压 力降增大。整体式催化剂与传统粒状催化剂相比，有点如下: (1)传热系数好，耐热冲击、热应力高、熔点高等； (2)传质快； (3)压力降低，减少床层过热点的产生； (4)有较大几何表面积，扩散距离短，有利于反应物进出和生成物排出。 整体结构型催化剂因有以上有点而被用于汽车尾气处理、 烟道气净化等高温 催化燃烧的理想催化剂。该类催化剂一般以基体作为第一载体，基体表面通过涂 覆涂层作为第二载体，然后负载Pt、Pd和Ru等活性组分熬过程来制备。 本文旨在讨论整体结构型催化燃烧催化剂的制备方法，介绍第一载体， 涂层 以及各种不同催化活性中心体制备的整体式催化剂以及这些催化剂的制备方法 以及催化性能，论述不同活性中心体的优缺点。 第二章第二章整体结构型催化燃烧催化剂整体结构型催化燃烧催化剂 2.12.1 整体结构型催化燃烧催化剂活性组分整体结构型催化燃烧催化剂活性组分 活性组分在整体式催化剂中起到至关重要的作用，是处理 VOCs 污染的关 键因素， 对此的研究也尤为热门， 其性能直接决定着催化效果。 活性组分有两类： 一类是责金属，如铂、钯、铷等；另一类是非贵金属，如铜、铬、锰等。下面将 介绍其中几种活性中心体的优缺点以及制得整体结构型催化剂的方法。 2.1.12.1.1 贵金属贵金属 在整体结构型催化剂中，贵金属的应用较为广泛的活性组分。有关贵金属催 化燃烧催化剂的研究中，一般着重侧重于催化载体的制备，有效提高贵金属在载 体上的分散状态，这种有效地分散状态通过制备技术得到，从而提高负载催化剂 的催化燃烧性能。贵金属在氧化反应中的活性顺序通常为RuRhPdOsIrPt， 不同的贵金属对不同的反应物具有不同的催化燃烧活性。目前，在贵金属催化燃 烧净化技术中，以贵金属Pt、Pd的整体式催化剂应用最为广泛。其中，贵金属Pd 本身具有良好的催化活性,又具有化学稳定性和耐高温的性能,更重要的是，性对 于其他贵金属，Pd的来源相对丰富一点,价格相对便宜,因此人们对贵金属Pd整体 结构型催化剂的研究比较多，也比较成熟。虽然贵金属起燃温度低，这是作为整 体结构型催化剂较大的优点，而且与非贵金属相比，贵金属催化剂显示出更高的 催化活性， 但由于蜂窝陶瓷比表面积较小， Pd等贵金属与陶瓷的热膨胀系数不同， 当采用浸渍法制备整体结构型催化剂时，贵金属不能均匀的负载在蜂窝陶瓷上， 所以一般需要预先在蜂窝陶瓷表面涂覆第二载体，这种第二载体一般为氧化铝， 然后才能负载活性组分Pd等贵金属。 所以， 浸渍法制备负载型贵金属整体式催化 剂时，制备过程较为繁杂、能耗大、费时、成本高。 李永峰等在Pd基无涂层整体式催化剂上甲苯催化燃烧净化研究中， 采用化学 镀法， 利用镀液中的还原剂使贵金属Pd离子在堇青石表面还原通过自催化作用进 行金属沉积制，备了Pd基无涂层整体式催化剂Pd／eord，得到的镀层厚度均匀、 负载牢固。其优点是避开了Pd贵金属与堇青石蜂窝陶瓷膨胀系数不同，堇青石蜂 窝陶瓷不能均匀牢固地负载Pd贵金属的缺点，且镀层均匀、致密。镀层厚度容易 控制，特别适于具有内孔、细小孔、盲孔等的载体，只要镀液能够达到的部位， 皆能获得均匀的涂覆层。但是化学镀法