微波协同铜锰氧化物催化氧化苯的研究

针对现有VOCs净化技术成本高、转化率低、实用范围有限等情况，以及我国利用微波净化气体污染物的研究严重落后的局面，拟以苯为代表性VOCs，开展微波协同催化氧化苯的研究，将催化反应快速高效的特点与微波技术特有的双重效应有机结合，实现苯的净化高效化、环保化和低成本化。深入系统地开展微波作用模式、微波与催化剂协同作用方式、介电损耗材料作用方式、反应参数影响规律等研究，全面掌握微波催化氧化作用规律。同时，进行作用机理研究，借助化学分析、红外光谱分析、X射线衍射分析法、色谱分析、电镜分析等分析检测方法，从根本上掌握微波与催化剂耦合作用促进苯转化的反应原理，以及微波对催化剂的作用机制，从理论上把握该技术的核心和关键。本项目的研究是微波技术在VOCs治理领域应用的技术储备，对发展环保化、低成本化大气净化技术具有重要意义。

为探索一种高效、快速处理典型挥发性有机物的方法，对微波协同铜锰氧化物催化氧化苯的技术进行了系统研究。研究结果表明，该技术能够将苯完全转化为CO2和H2O，且无副产物；与传统加热方法相比，该技术具有更高的能量利用率；功率、浓度和空速是影响净化效果较为重要的因素，功率大于100W时，转化率即达到99%以上； XPS、IR、GC-MS、H2-TPR等研究说明微波对催化氧化效果的促进作用主要源自于其高效加热的特点，铜锰氧化物催化剂表面Mn的多重氧化态对催化剂的催化活性起着重要作用；该技术对无机气体净化效果不明显，但对挥发性有机气体具有良好的广谱性，五种挥发性有机气体的氧化分解活性大小顺序为：甲醛>苯>三氯甲烷>三氯乙烯>二氟二氯甲烷。该技术对发展环保化、广谱化大气净化技术具有重要意义。