TiO2@MnOx核壳结构材料的制备及其性能的研究(3)

经过多年的研究和探索,人们发现,锰基催化剂之所以能够成为国内外研究者们喜爱的催化剂结构,是由于锰基型催化剂的催化条件和催化产物较为符合当


经过多年的研究和探索,人们发现,锰基催化剂之所以能够成为国内外研究者们喜爱的催化剂结构,是由于锰基型催化剂的催化条件和催化产物较为符合当今绿色化学生产的要求,而且还有一部分原因是因为锰基型催化剂自身优秀的结构较为优秀所以这一类型的催化剂具有良好的低温催化脱硝活性。而且锰基催化剂还具有很好的物化性质,这一性质有助于制备性能较为优秀的催化剂。由于氧化锰特殊的结构构型,所以这一特殊的结构构型使得二氧化锰具有很好的催化性能。然而,只有通过一定的实验操作,将单纯的锰氧化物通过加入相应电子或者金属助剂之后,锰基复合型催化剂的催化性能才会因改善锰氧化物催化剂的中毒性而使其具有较优秀的抗水硫中毒性。锰基催化剂以其优异的低温性能在众多的金属氧化物催化剂中脱颖而出。

Marban等人[1]通过考察了Mn3O4碳基催化剂上的一氧化氮的吸附情况发现,Mn3O4的结构主要由八面体型Mn2O3构成,只有少部分四面体结构的MnO,并且在Mn3O4的氧空位上,存在着一氧化氮亚硝酞基类的结构。所以,当这种结构与氧作用时,一氧化氮则会有两种结构的形式存在,一种是以线状亚硝基类形式,另一种是桥联状亚硝基类形式。由于氧气与亚硝酞基类反应生成了二氧化氮 ,所以在MnO上,当二氧化氮与其表面的-OH基团发生相互作用时,将会以-NO的类形式被吸附于催化剂表面上。Richter等人[2]也检测到氮氧化物与Mn+之间的相互作用,并区了分氮氧化物在催化剂表面的多种存在形式。

Richter等人[2]制备了以氧化锰为核,NaY为壳的蛋-壳型催化剂。并对其性能进行检测发现,MnOx/NaY蛋-壳结构的催化剂不仅表现出了良好的低温活性,而且还具有较好的抗水性。Richter等人推测,这一催化剂能够在具有空速50000cm3g-1cath-1和只有5-10vol.%的H2O和50-80oC的低温区内这种苛刻条件中催化活性还能够达到100%是基于其特殊的蛋-壳结构。Kapteijn 等人[3]通过对锰基型催化剂相关性能的一系列研究之后得出结论,他们认为:锰基型催化剂的催化性能受它们的比表面积的影响极大,其次锰基型催化剂的催化性能还受其催化剂的价态,晶形等因素。

经过上述讨论之后我们发现,单纯的锰基催化剂因其不具有抗硫中毒性能,而且在低温时单纯的锰基催化剂活性很低,很难满足我们日常生活中的大规模生产的基本要求。同时也有人发现,纳米TiO2不仅可以去除大气中低浓度的含硫化合物(如硫化氢、二氧化硫等有毒气体),还可以除去NOx。由此,我们通常使用纳米二氧化钛来对锰基催化剂的一些不足来进行弥补。

1.3球状二氧化钛微纳米粒子概述

1.3.1纳米二氧化钛的制备

在生活中我们也称纳米TiO2为钛白粉。钛白粉的直径在100纳米以下,因其具有广泛的应用价值和其良好的性能被誉为“环境催化剂”。纳米TiO2有着极为广泛的应用市场,因为纳米TiO2在给我们的日常生活带来便利的同时,也可以为我们的生活坏境带来诸多有益的影响。纳米二氧化钛有两种晶型,一种为A型,另一种为R型。由于纳米二氧化钛具有一些优秀的物化效应,所以使得纳米二氧化钛在具有原有的物理化学性能的同时,在其与不同的金属或金属氧化物结合时产生新的特有的性能,也正是因为纳米二氧化钛有着这样特殊的性能,所以我们可以发现在我们周围有着纳米二氧化钛几乎是随处可见的,例如一些在一些电子产品,生活用品,化妆品等等领域都可以见到纳米二氧化钛的身影,由上述表述我们可以看出钛白粉有着极高的市场应用价值和较为广泛的研究空间。其中,纳米二氧化钛最为人们所喜爱的性质莫过于它的催化性质。