貴金屬催化劑的特點

非貴金屬催化劑的特點

金催化劑可通過沉積沉淀法、化學蒸汽沉積和陽離子吸附的方法制備。金沉積在金屬氧化物載體上后，形成金絡合物和納米顆粒對于氧化反應表現出了較高的活性，影響金催化活性的因素主要包括：載體的特性，金的負載量、制備方法等。

與其他貴金屬催化劑相比，鈀催化劑具有更高的熱穩定性。關于是金屬態還是氧化態是催化劑活性的主要貢獻者存在爭論。通常多孔載體由于其Pd穩定性，能夠提高催化劑的穩定性。弱酸性載體催化劑活性最高。鈀基催化劑在氧化苯、甲苯、二甲苯和甲烷方面比其他貴金屬催化劑和混合金屬催化劑活性高。

由于其高活性和高穩定性，鉑催化劑在VOCs催化劑氧化方面應用廣泛。金屬氧化物和活性炭是鉑催化劑的主要載體。工業應用受高成本和易中毒的特點受到一定限制，尤其是處理氯化物。在高濕度的環境下，鉑催化劑容易由于水的吸附而失活。

Co₃O₄是zuiju活性的廉價金屬催化劑之一，高活性主要與其尖晶石結構中的流動氧物種有關。催化劑具有高還原性、較多的氧空位和高濃度的親電氧化物。Co₃O₄催化劑的活性主要取決于制備方法、處理條件、氧化狀態和表面積，是甲苯和丙烷完全氧化最高效的催化劑。

由于P型半導體特性，導致晶格中電子的缺乏，鎳基催化劑具有較高的催化活性。這種結構導致電子很容易從金屬陽離子中逃逸，形成類似O-等活性組分的形成。催化劑中加入鈰后，導致比表面積增加和更小的催化劑顆粒，能夠有效提升催化劑性能。

鈦基催化劑廉價，材料容易獲得且化學穩定性高。尤其在光化學催化方面活性高，可以在紫外線下降VOCs分解成CO₂、酸和水。光催化反應通常在低溫下進行，因此適合處理室內空氣污染。

錳基催化劑成本低廉，已經驗證對正己烷、丙酮、苯、乙醇、甲苯、丙烷和氮氧化合物的催化氧化具有較高活性。錳基催化劑的活性取決于催化劑結構、制備方法、表面積、載體性能和氧化態。錳基催化劑對于正己烷和乙酸乙酯的活性比Pt/TiO₂還要高。混合價態的Mn²⁺/Mn³⁺或Mn³⁺/Mn⁴⁺/與晶格氧的共同存在是催化劑高活性的原因。錳基催化劑遇Cl元素容易中毒。

氧化銅也是一種對甲烷，甲醇，乙醇和乙醛進行深度氧化的高活性催化劑。催化劑中Cu的價態決定了氧化反應的機理。催化劑表面的晶格氧也起著重要的作用，隨著表面晶格氧的消耗，晶格氧擴散到催化劑表面成為反應的限制步驟。CuO負載在Al₂O₃極大的加強了分解效率，能夠脫氫和氧化很多種VOCs。

鉻基催化劑是非常高效的催化劑，尤其是針對鹵化VOCs。結晶氧化鉻比無定型氧化鉻更適合作為催化劑，因為前者更傾向于催化形成CO₂。商業應用的鉻催化劑由于長時間使用的失活問題而受到限制。

釩基催化劑最初主要用于氮氧化合物的去除，但目前證明對多氯污染物也有較好的效果。釩基催化劑能夠有效抵抗二氧化硫的毒性，而且具有較高的活性和選擇性，在Cl₂-HCl環境中仍能保持較好的穩定性，因此，釩基催化劑適用于含有氯和VOCs和氮氧化合物的催化氧化反應。

鈰是稀土元素儲量最豐富的的元素。由于有較多的氧空位、與其他金屬元素較強的相互作用力，氧儲量大和Ce³⁺和Ce⁴⁺相互轉變，鈰基催化劑具有獨特的活性。CeO₂和CeO₂催化劑價格便宜，環境友好，對不含氯的VOCs活性較高。

金屬催化劑的活性可以通過兩個或者多種金屬的協同作用來提高。研究顯示，反應過程的速度控制步驟是金屬氧化物中氧的移動，表明金屬氧化物的可還原性是影響催化劑性能的重要因素。通過增加第二種金屬可以提高金屬氧化物的可還原性。

催化劑失活的常見原因和應對辦法：

如果催化劑使用溫度低于催化劑要求的溫度，那么VOCs在催化劑表面容易發生結焦。如果單純的催化劑表面積炭，建議提高催化劑溫度到350℃在環境空氣下進行4-24小時的處理。

如果催化劑在超高溫下使用，催化劑表面的活性組分（鉑、鈀）會發生團聚，粒子長大，使得催化劑的有效活性位下降，催化劑活性下降。此外，高溫會造成催化劑比表面積下降，催化劑載體和助催化劑發生固相反應等，使得催化劑活性下降。催化劑超高溫使用導致的催化劑性能下降是不可逆，因此在催化劑使用過程一定要避免超高溫使用。

如果VOCs氣體中含有粉塵，小顆粒的粉塵容易進入催化劑微孔，使得催化劑性能下降，因此要保證VOCs氣體中比較低的粉塵含量。如果大顆粒粉塵在催化劑表面沉積，那么可以用高壓空氣吹掃清理。

油通常指有機硅油，其中有機基團全部為甲基的稱為甲基硅油。有機硅烷進入催化劑孔道發生反應，有機硅烷中的C元素轉化為CO₂、H元素轉化為水，Si元素轉化為SiO₂，由于SiO₂是固體，會留在催化劑微小的孔道內，堵塞孔道，導致催化劑失活。而且，這種失活是不可逆的。因此，在VOCs處理時要避免有機硅的中毒。

金屬有機化合物的中毒機理類似于有機硅。

對于Cl和S對催化劑的中毒，S對催化劑中毒作用較小，Cl只要不是高濃度和長時間的中毒，基本也是可逆的。但是當含氯有機物存在時，由于含氯有機物在催化劑表面吸附很強，因此會造成催化劑性能下降。可以將催化劑溫度到350℃在環境空氣下（不含氯）進行4-24小時的處理，催化劑性能基本會恢復。如果長時間、高濃度的長時間的中毒，依然會導致催化劑不可逆轉的中毒的。

催化床中催化劑的填裝要緊密、以免產生氣體短路，導致凈化效率的下降。

進入催化劑床層的有機廢氣的氣體分布和溫度分布要均勻。進入催化劑床層的有機廢氣的濃度應在爆炸極限的安全范圍之內。

進入催化劑的有機廢氣中氧氣含量應大于5%。

催化氧化治理設施每次開機前，應將催化劑床預熱至300-350℃，方可進入有機廢氣。為保證催化劑長期使用，貴金屬催化劑的通常使用溫度為320-450℃，短時間最高不超過850℃；稀土非貴金屬催化劑的通常使用溫度大于等于350-400℃；短時間最高不超過550℃。

催化氧化治理設施正常工作時，催化后的溫度應該高于催化劑前的溫度，溫度差與有機物的濃度成正比。

避免通入含有樹脂、高沸點聚合物、重金屬，及含硫、含氟有機物等容易造成催化劑中毒的物質。

催化劑對丁烷等低沸點的烷烴、石腦油溶劑、二氯甲烷效果較差，因此在選擇催化燃燒時應預先了解廢氣成分。

催化氧化治理設施使用時，應做好各項參數的記錄工作。