2.5 聚合物纳米薄膜包覆Fe3Co16Ox的制备及表征催化剂 13

2.6 聚合物纳米薄膜涂层的催化活性和结构稳定性 14

三、讨论 19

致谢 20

参考文献 21

一、绪论

1.1 背景

  现如今，日益加剧的环境净化和资源短缺问题正在困扰着我们，在现有的能源基础上如何更加高效节约开发且降低污染物的产生的是我们迫切要解决的问题。沸点范围在50–260℃在室温和大气压力133.322 Pa的挥发性有机化合物是大气污染物的主要成分。挥发性有机化合物污染有可能来自于各个地方。我们经常室内检测到的挥发性有机化合物污染通常来自于家庭机械产品，各种绝缘的材料，清洁用品以及三合板这种木材等等。另一方面，室外的空气污染主要是由工业过程产生和汽车尾气排放造成的。挥发性有机化合物被认为是空气污染的主要原因，因为它们的产生对人体健康有害，并且光化学烟雾也含有它们的成分。传统处理高浓度挥发性有机化合物的方法是热焚化，但焚化有较高的运行成本，达到八百到一千二百摄氏度才能使其完全分解。通常人们在焚烧过程中会产生大量的有害的副产物，像燃烧产生的二恶英和氮氧化物。目前人们发现了几种可以替代之前会有污染气体产生的挥发性有机化合物去除技术，每种技术在面对不同的有机化合物的时候、对于浓度和排放量都有很好的控制效果。天然气是世界上探明储量最多的丰富能源，主要应用于发电和取暖方面，甲烷一般占据天然气组分的百分之八十到九十，且甲烷是所有碳氢燃料中碳氢比最高的化合物，在燃烧中每单位产生的二氧化碳含量最低，天然气燃烧产生的各种污染气体含量也相对较低。因为诸如低成本，较为环保，且效益较高等优点，天然气将逐步取代煤、石油，最终成为新一代的主要能源。然而传统的催化技术关于能量的利用率较低，且反应生产出较多的 NOx、CO 和 H2S 等有害气体［1］随着工业化进展的加快,困扰我们的环境问题日益严峻。许多国家接连颁布了相关的法律严格管控废气污染的排放要求并且鼓励研究人员进行相关的研究来减少由于大气污染所导致的危害。中国对于污染物排放标准也进行了严格的规定，在上世纪九十年代规定了大约三十余种大气污染物的排放标准限额，其中更是规定了十余种有机化合物,涵盖了工业加工过程中中产生的可燃性气体,像脂肪烃、芳香烃、含氧烃类衍生物、卤代烃等等。甲烷是分子式较为简单的而且是可以稳定存在的有机物,如果当空气中含有的甲烷达到一定程度时就会容易发生爆炸，平时在接触过多甲烷的人群中也会影响人们的健康，比如头晕，头疼，容易疲惫等症状。作为一种高效且较为清洁的手段、甲烷催化燃烧经常被普遍用于能源相关产业、处理废弃和尾气等。相对于二氧化碳比较来说，甲烷在单位分子量上对于大气温室效应的影响程度高达二氧化碳的二十五倍之多，所以当污染排放甲烷的同时一定要严格按照国家标准。由于甲烷的结构以及性质，不容易被氧化和活化,人们经常使用的甲烷催化燃烧温度较高，须达到一千六百摄氏度，而且燃烧的同时会产生污染气体，比如氮气会生成一氧化氮从而引起再次污染，而且考虑到安全和能源利用方面效果都不是很理想。而我们讨论的甲烷催化燃烧技术相对于上述的方面明显具有优势，在于提高了效率，降低了排放污染，所以，如今大多数研究在催化燃烧技术方面进行，就是使反应温度的上限降低，利用催化剂的特性帮助甲烷进行氧化，使污染降低到最小的程度，从而达到化合污染物被消除的目的，而比如像凝结和吸附技术就是通过物理变化的手段，使污染物的存在形式转变，这种方法对于环境条件要求不高，可以在低温进行，对于这种技术的能耗也相对较低，不会再次产生污染，而且大大提升了反应速率，对于低浓度的污染处理是一种较为理想的方式。