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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会

沸石分子筛基VOCs催化燃烧催化剂的研究进展

2024-06-07

创新点  


挥发性有机物(VOCs)是工业生产、交通运输及生物质燃烧产生的主要气体污染物之一,对大气质量、生态环境和人体健康造成潜在危害。沸石分子筛基催化剂通过将活性组分分散在分子筛载体上,实现了对活性组分的高效利用和稳定性提升,具有广阔的工业应用前景。本文从调控沸石分子筛载体及负载的活性组分两个方面,总结了沸石分子筛基催化剂在VOCs催化燃烧方面的研究进展,并讨论了水汽和多组分VOCs存在的条件对沸石分子筛基催化剂催化燃烧VOCs的影响。有望为环境治理和空气质量改善提供理论和实践参考,推动沸石分子筛基催化剂在VOCs治理中的应用和发展。


通讯作者简介  


郭利民   教授

郭利民,华中科技大学环境科学与工程学院教授和日本九州大学碳中和能源国际研究所访学教授(WPI Visiting Professor),主要从事CO2催化加氢、VOCs吸附/催化燃烧消除等的应用基础研究;近年来承担国家自然科学基金、国家重点研发计划、国家留学基金委、外国专家局、日本学术振兴会、湖北省杰出青年人才项目、企业横向课题等项目30余项;在国内外学术期刊发表论文100余篇,授权中国发明专利12项;担任中国环境科学学会挥发性有机物污染防治专委会常委、中国材料研究学会环境材料分委会委员、湖北省环境科学学会理事/青年工作委员会及大气环境专业委员会副主任委员等。

沸石分子筛基VOCs催化燃烧催化剂的研究进展


作者

姜忠昱1, 刘俊辰1, 阮宏程2, 贾永胜1, 邓威3, 郭利民1,*

单位

1. 华中科技大学 环境科学与工程学院

2. 中南财经政法大学 信息工程学院

3. 江汉大学 光电材料与技术学院


基金项目

1. 国家重点研发计划政府间科技创新合作重点专项(2017YFE0127400)

2. 湖北省自然科学基金-杰出青年人才项目(2019CFA070)

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    摘要    

挥发性有机物(VOCs)是工业生产、交通运输及生物质燃烧产生的主要气体污染物之一,对大气质量、生态环境和人体健康造成潜在危害。随着环境保护意识的提升和大气污染治理的深入开展,研究和开发高效的VOCs治理技术已成为当务之急。作为一种有效的治理手段,VOCs催化燃烧技术因其适用范围广泛和高效净化的特点备受关注。负载型催化剂,尤其是沸石分子筛基催化剂,通过将活性组分分散在载体上,实现对活性组分的高效利用和稳定性提升,具有广阔的工业应用前景。从调控沸石分子筛载体及负载的活性组分两个方面,总结了沸石分子筛基催化剂在VOCs催化燃烧方面的研究进展,并讨论了水汽和多组分VOCs存在的条件对沸石分子筛基催化剂催化燃烧VOCs的影响。最后,针对目前沸石分子筛基催化剂存在的问题,提出了未来的展望。这些研究进展有望为环境治理和空气质量改善提供理论和实践参考,推动沸石分子筛基催化剂在VOCs治理中的应用和发展。

 研究背景 

挥发性有机化合物(VOCs)是一类在常温下易挥发的有机化学物质,主要来源于工业过程、交通运输及生物质燃烧等。它们在大气中参与化学反应,是臭氧和雾霾形成主要前体物之一。VOCs不仅对大气质量和生态环境造成严重影响,还对人体健康产生潜在危害。因此,高效减排和控制工业烟气中的VOCs已成为当前环境保护和空气治理的重要任务之一。催化燃烧技术作为一种有效的VOCs治理技术,具有节能环保、高效净化的特点,在VOCs治理中得到了广泛应用和研究。通过合理设计催化剂,可以实现VOCs在较低温度下的高效氧化转化。然而,针对不同VOCs成分的选择性氧化、催化剂的活性和稳定性等问题仍然存在一些挑战,需要深入研究和技术创新。
相较于单一活性组分,负载型催化剂通过将活性物质载于载体上,实现对活性物质的高效利用和稳定性提升。这种设计不仅可以提高催化剂的催化活性和选择性,还可以延长使用寿命和提高稳定性,在工业应用中具有广阔的应用前景。其中,沸石分子筛基催化剂作为负载型催化剂,显示出了独特的优势和潜力。沸石分子筛具有多孔结构,高比表面积以及丰富的活性位点,这使其在催化燃烧去除VOCs中表现出良好的催化活性和选择性。此外,沸石分子筛的热稳定性和化学稳定性较高,能够在复杂气氛中长期稳定运行,具有较好的抗毒性和抗水汽性能。这些特性使得沸石分子筛基催化剂在VOCs去除中得到广泛研究,并成为学术界和工业界关注的焦点。
本文旨在从沸石分子筛载体及活性组分调控两个方面,总结沸石分子筛基VOCs催化燃烧催化剂的研究进展,分析当前技术存在的问题并提出优化建议,以期为环境治理和空气质量改善提供理论和实践参考。

 部分图表 

图1 沸石分子筛基催化剂调控示意图

图2 用表面活性剂分子合成的MFI沸石分子筛纳米片示意图[19]

图3 无溶剂绿色合成TS-1催化剂示意图[53]


引文格式


姜忠昱, 刘俊辰, 阮宏程, 贾永胜, 邓威, 郭利民.沸石分子筛基VOCs催化燃烧催化剂的研究进展[J/OL].能源环境保护:1-11[2024-06-04].https://doi.org/10.20078/j.eep.20240512.

JIANG Zhongyu, LIU Junchen, RUAN Hongcheng, JIA Yongsheng, DENG Wei, GUO Limin. Research progress on zeolite molecular sieve-based catalysts for VOCs catalytic combustion[J/OL]. Energy Environmental Protection: 1-11[2024-06-04].https://doi.org/10.20078/j.eep.20240512.

  责任编辑:宫在芹
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毕业于黑龙江科技学院,采矿工程、工商管理双学士学位,采矿工程高级...

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