王永強(qiáng)， 王坤坤， 趙朝成， 劉 芳， 李 石

(中國(guó)石油大學(xué) 化學(xué)工程學(xué)院， 山東 青島 266580)

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La0.8Ce0.2MnO3/PG的制備及其催化燃燒甲苯性能

王永強(qiáng)， 王坤坤， 趙朝成， 劉 芳， 李 石

(中國(guó)石油大學(xué) 化學(xué)工程學(xué)院， 山東 青島 266580)

以鹽酸改性之后的凹凸棒石(PG)為載體，La0.8Ce0.2MnO3為活性組分，采用共沉淀法制備了La0.8Ce0.2MnO3/PG，并對(duì)其進(jìn)行XRD、BET、SEM和NH3-TPD表征。采用固定床催化燃燒裝置，考察了不同焙燒溫度及La0.8Ce0.2MnO3負(fù)載量的La0.8Ce0.2MnO3/PG催化劑催化甲苯燃燒的性能。結(jié)果表明，當(dāng)活性組分La0.8Ce0.2MnO3負(fù)載量為15%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))時(shí)，La0.8Ce0.2MnO3/PG具有較好的催化活性，催化甲苯燃燒的起燃溫度T50%和完全轉(zhuǎn)化溫度T90%分別為240℃和290℃；600℃焙燒的催化劑活性最佳，比表面積高達(dá)109.7 m2/g，表面具有更多酸性位，催化燃燒甲苯的T50%和T90%可低至170℃和250℃。

催化燃燒；凹凸棒石；鈣鈦礦；揮發(fā)性有機(jī)物

揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)指在常溫下飽和蒸氣壓大于70 Pa、常壓下沸點(diǎn)在260℃以下的有機(jī)化合物，包括烷烴、芳香烴、烯烴、醇類(lèi)等[1]。VOCs具有致癌、致畸、致突變的特性[2]，比較有效的治理技術(shù)之一是催化燃燒法[3]。具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的鑭錳復(fù)合氧化物表現(xiàn)出較好的催化性能，但其缺點(diǎn)是比表面積小[4]。通過(guò)負(fù)載可提高鈣鈦礦的比表面積，常用的載體有金屬氧化物、分子篩、陶瓷材料、金屬合金等。相對(duì)于上述載體，天然礦物載體具有價(jià)廉易得、綠色環(huán)保的優(yōu)勢(shì)。凹凸棒石(PG)是一種水合鎂鋁硅酸鹽黏土礦物，比表面積大，陽(yáng)離子吸附能力強(qiáng)，價(jià)廉易得，廣泛應(yīng)用于石油、化工、建材、水處理等行業(yè)[5-7]。PG作為催化劑載體已經(jīng)受到了研究者的重視，如，在其上負(fù)載Ce1-xZrxO2和Ce1-xTixO2用于降解亞甲基藍(lán)和羅丹明B[8-9]，摻雜Co用于環(huán)己烷的液相無(wú)溶劑氧化[10]，摻雜Ag用于染料廢水的降解[11]，負(fù)載Ni催化重整生物質(zhì)焦油中的二甲苯[12]等。宋磊[13]以PG為載體負(fù)載銅、錳金屬氧化物、尖晶石型氧化物、鈣鈦礦型氧化物等活性組分制備催化劑，經(jīng)煅燒后活性組分以晶體形式分散在載體表面，對(duì)于甲苯和甲醛去除效果良好。王艷[14]以凹凸棒石負(fù)載CuO制備的催化劑結(jié)晶度高，并保持了載體的一維棒狀結(jié)構(gòu)和高比表面積的特點(diǎn)，CuO高分散在載體表面。筆者以La0.8Ce0.2MnO3為活性組分[15]，酸改性之后的PG為載體，采用共沉淀法制備了La0.8Ce0.2MnO3/PG，以甲苯為模型污染物，考察了活性組分的負(fù)載量以及催化劑的焙燒溫度對(duì)催化劑催化氧化性能的影響，并對(duì)催化劑進(jìn)行了表征分析。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原料和試劑

硝酸鑭(La(NO3)3·nH2O)、硝酸鈰(Ce(NO3)·6H2O)、50%硝酸錳溶液(Mn(NO3)2)、氨水、二硫化碳，分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司產(chǎn)品；甲苯、鹽酸，分析純，西隴化工股份有限公司產(chǎn)品；凹凸棒石(PG)，江蘇盱眙淮安中奧礦業(yè)產(chǎn)品。

1.2 催化劑的表征

采用荷蘭Panalytical公司X’PertPro MPD型X射線粉末衍射儀分析催化劑晶型結(jié)構(gòu)(XRD)；采用美國(guó)MicromeriticsASAP2010型自動(dòng)吸附儀測(cè)定催化劑的比表面積與孔結(jié)構(gòu)；采用日本日立公司S-4800 型的掃描電鏡觀察催化劑的表面形貌(SEM)；采用天津先權(quán)公司TP5079型號(hào)多用化學(xué)吸附儀進(jìn)行NH3程序升溫脫附反應(yīng)(NH3-TPD)，測(cè)定催化劑的表面酸性強(qiáng)度。

1.3 載體預(yù)處理

酸處理可以使PG的孔道數(shù)目增多、比表面積增大，并能除去碳酸鹽等一部分雜質(zhì)，提高載體性能[16-18]。以1 g PG采用3 mol/L鹽酸5 mL的配比酸洗6 h，酸洗結(jié)束后用去離子水將PG洗滌至中性，抽濾，105℃干燥24 h，過(guò)200目篩，備用。

1.4 催化劑的制備

采用共沉淀法制備La0.8Ce0.2MnO3/PG催化劑。按比例將硝酸鈰、硝酸鑭和硝酸錳置于燒杯中，加入一定量去離子水，攪拌0.5 h，加入適量預(yù)處理后的PG，繼續(xù)攪拌2 h，以氨水作為沉淀劑，調(diào)節(jié)溶液的pH值為11。連續(xù)攪拌24 h，洗滌、抽濾。將得到的濾餅在105℃烘箱中干燥，待表面干燥無(wú)水后，破碎篩分至40～60目，于馬福爐中焙燒2 h，制得不同負(fù)載量的La0.8Ce0.2MnO3/PG催化劑，記為wL/PG(w為活性組分占催化劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)。

1.5 催化劑的活性評(píng)價(jià)

采用固定床催化燃燒裝置評(píng)價(jià)催化劑的催化活性。將5 mL催化劑裝載在內(nèi)徑為20 mm的不銹鋼管內(nèi)，兩端由石英砂和玻璃棉填裝，保持進(jìn)氣總量和空速一定。采用配有FID檢測(cè)器和毛細(xì)管柱的VARIAN CP-3800氣相色譜儀測(cè)定甲苯濃度[19]。

2 結(jié)果與討論

2.1 La0.8Ce0.2MnO3負(fù)載量和焙燒溫度對(duì)La0.8Ce0.2MnO3/PG 催化燃燒甲苯性能的影響

2.1.1 La0.8Ce0.2MnO3負(fù)載量的影響

采用焙燒溫度700℃制備的wL/PG作為催化劑，在進(jìn)氣濃度c(甲苯)=1000 mg/m3、空速12000 h-1的條件下，考察wL/PG催化燃燒甲苯的活性，包括空白樣(固定床內(nèi)未添加任何催化劑，用no catalyst表示)和純PG(未負(fù)載活性組分的PG)，結(jié)果示于圖1。

圖1 不同La0.8Ce0.2MnO3負(fù)載量的wL/PG 催化甲苯燃燒的轉(zhuǎn)化率Fig.1 The conversion of toluene combustion catalyzed by wL/PGc(Toluene)=1000 mg/m3; GHSV=12000 h-1

由圖1可知，空白樣仍具有一定的去除率，主要是由于甲苯在高溫下直接燃燒所致；在純PG催化下，甲苯的去除率比空白樣有所提高，因?yàn)轭A(yù)處理之后的PG對(duì)有機(jī)物存在一定的吸附作用[20]；采用wL/PG催化劑，甲苯的轉(zhuǎn)化率顯著上升，因?yàn)榛钚越M分La0.8Ce0.2MnO3充分分散在載體上，反應(yīng)活性位點(diǎn)增多，反應(yīng)速率加快[21]。wL/PG催化下，甲苯完全轉(zhuǎn)化溫度(T90%)大部分在350℃以下； 15%L/PG催化劑活性最佳，起燃溫度(T50%)為240℃，T90%為290℃；20%L/PG的催化活性有所降低，甲苯的轉(zhuǎn)化率稍有下降，可能是由于過(guò)高的La0.8Ce0.2MnO3負(fù)載量使活性組分在載體表面出現(xiàn)團(tuán)聚，有效催化活性中心的數(shù)目減少所致[22-23]。

2.1.2 焙燒溫度的影響

焙燒溫度可直接影響催化劑晶型結(jié)構(gòu)?？疾炝瞬煌簾郎囟葘?duì)15%L/PG催化甲苯燃燒的活性的影響，結(jié)果示于圖2，表1為600℃與700℃焙燒wL/PG催化甲苯燃燒的T50%和T90%。由圖2、表1可知，600℃焙燒的15%L/PG的催化活性優(yōu)于500℃和700℃焙燒的，其催化甲苯燃燒的T50%和T90%分別為170℃、250℃。低La0.8Ce0.2MnO3負(fù)載量的600℃和700℃焙燒的wL/PG催化甲苯燃燒的T50%和T90%基本相同，表明前者的催化活性明顯優(yōu)于后者；600℃焙燒的15%L/PG比700℃焙燒的15%L/PG的T50%低約70℃，T90%低約40℃，與宋磊[24]制備的凹凸棒石負(fù)載Cu-Mn-Ce催化劑相比，催化效果要高，完全轉(zhuǎn)化溫度由288℃降低為250℃。

圖2 不同焙燒溫度制備的15%L/PG催化 甲苯燃燒的轉(zhuǎn)化率Fig.2 The conversion of toluene combustion catalyzed by 15%L/PG calcined at different temperaturesρ(Toluene)=1000 mg/m3; GHSV=12000 h-1表1 600℃和700℃焙燒的wL/PG催化甲苯 燃燒的T50%和T90%Table 1 T50% and T90% of toluene combustion catalyzed bywL/PG calcined at 600℃ and 700℃

CatalystT50%/℃T90%/℃600℃700℃600℃700℃5%L/PG3183203603507%L/PG2952903603509%L/PG25528033034011%L/PG19027529032515%L/PG170240250290

2.2wL/PG的表征結(jié)果

2.2.1 XRD分析

圖3為L(zhǎng)a0.8Ce0.2MnO3和15%L/PG催化劑的XRD譜。從圖3可見(jiàn)，La0.8Ce0.2MnO3在2θ為23.0°、32.6°、46.7°、58.0°出現(xiàn)明顯的衍射峰，為鈣鈦礦結(jié)構(gòu)特征，由謝樂(lè)公式得出晶體粒徑為34.91 nm；沒(méi)有觀察到鈰氧化物晶相，說(shuō)明La、Ce的配比合理，Ce完全摻入了LaMnO3晶格中。15%L/PG的XRD譜出現(xiàn)PG的微弱特征峰，主要是高溫焙燒后PG的結(jié)晶水和結(jié)構(gòu)水脫出，使其處于非晶化狀態(tài)，但是c軸方向有序性依然存在，硅氧四面體鏈尚沒(méi)有解體；沒(méi)有發(fā)現(xiàn)鈣鈦礦的衍射峰，可能是因?yàn)殁}鈦礦的負(fù)載量相對(duì)載體比較小，而且以高度分散的形式存在于載體表面，而且載體內(nèi)含長(zhǎng)石、云母以及SiO2，衍射峰雜且多，鈣鈦礦衍射峰有可能被掩蓋[25-26]。

圖3 La0.8Ce0.2MnO3和15%L/PG催化劑XRD譜Fig. 3 XRD patterns of La0.8Ce0.2MnO3 and 15%L/PG

對(duì)不同溫度焙燒下的La0.8Ce0.2MnO3進(jìn)行XRD表征，結(jié)果如圖4所示。由圖4可知，700℃焙燒的樣品的鈣鈦礦衍射峰尖銳清晰，說(shuō)明此時(shí)鈣鈦礦結(jié)晶完整；600℃焙燒樣品雖然可檢測(cè)到鈣鈦礦衍射峰，但衍射峰較弱，說(shuō)明此時(shí)已有鈣鈦礦晶型出現(xiàn)，但也有一部分不定型結(jié)構(gòu)。Hisahiro等[27]發(fā)現(xiàn)，在650℃焙燒條件下的LaMnO3比表面積高于800℃焙燒的，高的比表面積更利于催化劑活性的提高；同時(shí)不定型結(jié)構(gòu)的存在使催化劑具有更豐富的氧缺陷位，晶格氧的活動(dòng)性和遷移性增強(qiáng)，有利于催化氧化反應(yīng)進(jìn)行。500℃焙燒后沒(méi)有出現(xiàn)鈣鈦礦的明顯衍射峰，說(shuō)明鈣鈦礦晶相少，活性位不足，因此催化氧化效果不佳。

圖4 不同焙燒溫度的La0.8Ce0.2MnO3的XRD譜Fig.4 XRD patterns of La0.8Ce0.2MnO3 calcined at different temperatures

2.2.2 BET表征結(jié)果

600℃和700℃焙燒的15%L/PG催化劑的BET表征結(jié)果列于表2。由表2可知，La0.8Ce0.2MnO3的比表面積只有26.1 m2/g，當(dāng)負(fù)載于PG表面后催化劑的比表面積顯著上升，可達(dá)到90 m2/g以上。600℃焙燒的15%L/PG的比表面積、孔容和孔徑均大于700℃的，比表面積高達(dá)109.7 m2/g，這與RIDA等[28]的研究結(jié)果一致。此時(shí)PG孔道折疊少，殘余孔道數(shù)目多，更有利于甲苯的傳送運(yùn)輸，反應(yīng)速率更快，與催化活性測(cè)試結(jié)果一致。

表2 PG、La0.8Ce0.2MnO3、600℃和700℃焙燒的 15%L/PG的BET結(jié)果Table 2 BET results of PG, La0.8Ce0.2MnO3, 600℃ and 700℃ of 15%L/PG

2.2.3 SEM表征

圖5為PG和wL/PG的SEM照片。從圖5可見(jiàn)，鹽酸改性處理之后的PG呈片狀堆積狀，表面疏松多孔，有利于甲苯分子的傳質(zhì)和擴(kuò)散，同時(shí)有利于催化劑的負(fù)載。隨著La0.8Ce0.2MnO3負(fù)載量的增大，鈣鈦礦組分出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象。9%L/PG表面有均勻分散的鈣鈦礦顆粒物，多呈圓球狀； 15%L/PG局部出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象； 20%L/PG中鈣鈦礦顆粒出現(xiàn)了大面積的團(tuán)聚，活性組分不再均勻分散，此時(shí)催化劑的活性位點(diǎn)將減少，同時(shí)團(tuán)聚的活性組分會(huì)堵塞部分的孔結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致催化劑比表面積降低，催化氧化性能下降[29]。這與催化反應(yīng)性能的測(cè)試結(jié)果以及BET表征結(jié)果一致。

圖5 PG和wL/PG的SEM照片F(xiàn)ig. 5 SEM images of PG and wL/PG(a) PG; (b) 9%L/PG; (c) 15%L/PG; (d) 20%L/PG

2.2.4 NH3-TPD表征

600℃和700℃焙燒的15%L/PG催化劑的NH3-TPD曲線示于圖6。由圖6可知，600℃焙燒的15%L/PG表面酸位明顯多于700℃焙燒的15%L/PG，且以中強(qiáng)酸性位為主。高溫焙燒會(huì)使PG表面吸附水和結(jié)晶水失去，內(nèi)孔道折疊，NH3分子不能自由出入。謝晶晶等[30]認(rèn)為，PG以表面酸性位的化學(xué)吸附為主，其中表面-OH起主要作用，且隨著焙燒溫度升高，PG表面羥基脫除越多，故表面酸量剩余越少。酸性位的存在利于甲苯的吸附，600℃焙燒的15%L/PG的表面剩余更多酸位，故表現(xiàn)出更佳的催化活性，與焙燒溫度對(duì)催化劑活性的影響結(jié)果相一致。

圖6 600℃和700℃焙燒的15%L/PG的NH3-TPD曲線Fig.6 NH3-TPD profiles of 15%L/PG calcined at 600℃and 700℃(1) 600℃; (2) 700℃

3 結(jié) 論

(1) PG是鈣鈦礦類(lèi)催化劑的良好天然載體，制備的La0.8Ce0.2MnO3/PG催化劑比表面積高達(dá)90 m2/g以上，利于催化劑活性的提高。La0.8Ce0.2MnO3的最佳負(fù)載量為15%。700℃焙燒的La0.8Ce0.2MnO3負(fù)載量為15%的La0.8Ce0.2MnO3/PG催化甲苯燃燒的T50%=240℃，T90%=290℃；當(dāng)活性組分La0.8Ce0.2MnO3負(fù)載量達(dá)到20%時(shí)，催化劑表面出現(xiàn)明顯團(tuán)聚現(xiàn)象，催化活性不再增加反而下降。

(2) La0.8Ce0.2MnO3的負(fù)載量為15%的La0.8Ce0.2MnO3/PG 的最佳焙燒溫度為600℃，其催化甲苯燃燒的T50%=170℃，T90%=250℃。600℃焙燒時(shí)La0.8Ce0.2MnO3以不定型為主，晶格氧活動(dòng)性較強(qiáng)，且PG表面具有更多的酸性位，孔道折疊減少，比表面積大，催化劑活性明顯優(yōu)于700℃焙燒的La0.8Ce0.2MnO3/PG催化劑。

[1] 黎維彬, 龔浩. 催化燃燒法去除VOCs污染物的最新進(jìn)展[J].物理化學(xué)學(xué)報(bào), 2010, 26(4): 885-894. (LI Weibin, GONG Hao. Recent progress in the removal of volatile organic compounds by catalytic combustion[J].Acta Phys -Chim Sin, 2010, 26(4): 885-894.)

[2] HE Chi, LI Peng, CHENG Jie, et al. A comprehensive study of deep catalytic oxidation of benzene, toluene, ethyl acetate, and their mixtures over Pd/ZSM-5 catalyst: Mutual effects and kinetics[J].Water Air Soil Pollut, 2010, 209: 365-376.

[3] SALEH M, SAQER D I, KONDARIDES X E, et al. Catalytic activity of supported platinum and metal oxide catalysts for toluene oxidation[J].Topics in Catalysis, 2009, 52: 517-527.

[4] 任倩茹, 張澤凱, 徐彪, 等. 負(fù)載型鈣鈦礦La0.8Sr0.2MnO3/SBA-15催化燃燒甲苯的研究[J].燃料化學(xué)學(xué)報(bào), 2012, 40(9): 1142-1146. (REN Qianru, ZHANG Zekai, XU Biao et al. Research on the supported perovskite La0. 8Sr0. 2MnO3/SBA-15 catalyst for toluene combustion[J].Journal of Fuel Chemistry and Technology, 2012, 40(9): 1142-1146.)

[5] CAO Jianliang, SHAO Gaosong, WANG Yan, et al. CuO catalysts supported on attapulgite clay for low-temperature CO oxidation[J].Catalysis Communications, 2008, 9: 2555-2559.

[6] FANG Ying, CHEN Dajun. A novel catalyst of Fe-octacarboxylic acid phthalocyanine supported by attapulgite for degradation of Rhodamine B[J].Materials Research Bulletin, 2010, 45: 1728-1731.

[7] HYUM S C, SHANG H P, ARJUM M, et al. Additive role of attapulgitenanoclay on carbonyl iron-based magnetorheological suspension[J].Colloid and Polymer Science, 2015, 293(1): 89-95.

[8] LI Xiazhang, NI Chaoying, CHAO Yao, et al. Development of attapulgite/Ce1-xZrxO2nanocomposite as catalyst for the degradation of methylene blue[J].Applied Catalysis B: Environmental, 2012, 117: 118-124.

[9] ZHAO Xiaobing, MENG Yingqin, LU Xiaowang, et al. Sol-gel synthesis and catalytic of Ce1-xTixO2nanocomposites supported on attapulgiteclay[J].Journal of Sol-Gel Science and Technology, 2013, 66: 22-30.

[10] ZHANG Yan, LI Zhen, SUN Wei. Co-doped attapulgite catalyzed solvent-free oxidation of cyclohexane using molecular oxygen[J]. Catalysis Letters, 2009, 129: 222-227.

[11] WANG Wenbo, KANG Yuru, WANG Aiqin. In situ fabrication of Ag nanoparticles/attapulgitenanocomposites: Green synthesis and catalytic application[J].Journal of Nanoparticle Research, 2014, 16: 2281.

[12] 宋磊, 陳天虎, 陳冬, 等. 凹凸棒石催化重整生物質(zhì)焦油中的二甲苯[J].硅酸鹽學(xué)報(bào), 2011, 39(7): 1135-1139. (SONG Lei, CHEN Tianhu, CHEN Dong, et al. Catalytic steam reforming of xylene in biomass gasification by palygorskite[J].Journal of the Chinese Ceramic Society, 2011, 39(7): 1135-1139.)

[13] 宋磊. 負(fù)載型凹凸棒石催化劑催化氧化揮發(fā)性有機(jī)污染物[D].合肥: 合肥工業(yè)大學(xué), 2013.

[14] 王艷, 曹建亮, 孫廣, 等. 凹凸棒粘土負(fù)載CuO催化劑的制備及催化甲苯燃燒性能研究[J].材料導(dǎo)報(bào)B, 2011, 25(6): 100-102. (WANG Yan, CAO Jianliang, SUN Guang, et al. Catalytic behavior investigation of attapulgite clay supported CuO catalysts for tuluene combustion[J].Materials Review B, 2011, 25(6): 100-102.)

[15] 許秀鑫, 趙朝成, 王永強(qiáng). B位元素?fù)诫s對(duì)La0.8Ce0.2MnxM1-xO3/γ-Al2O3催化劑VOCs催化燃燒性能的影響[J].石油學(xué)報(bào)(石油加工), 2013, 29(5): 778-784. (XU Xiuxin, ZHAO Chaocheng, WANG Yongqiang. Effect of element in the B cation site of La0.8Ce0.2MnxM1-xO3/γ-Al2O3on its catalytic activity of VOCs combustion[J].Acta Petrolei Sinica (Petroleum Processing Section), 2013, 29(5): 778-784.)

[16] QUAN Guixiang, ZHANG Jing, GUO Jing, et al. Removal of Cr(VI) from aqueous solution by nanoscale zero-valent iron grafted on acid-activated attapulgite[J].Water Air Soil Pollut, 2014, 225: 1979.

[17] LUO Heming, YANG Yanfei, SUN Yanxia, et al. Preparation of lactose-based attapulgite template carbon materials and their electrochemical performance[J].J Solid State Electrochem, 2015, 19: 1171-1180.

[18] CORMA A, MISFUD A, SANA E. Kinetics of the acid leaching of palygorskite: Influence of the octahedral sheet composition[J].Clay Minerals, 1990, 25(2): 197-205.

[19] 王永強(qiáng), 薛玉芬, 趙朝成, 等. 鈰鈦氧化物載體對(duì)La0.8Ce0.2MnO3催化燃燒甲苯性能的影響[J].石油學(xué)報(bào)(石油加工), 2015, 31(6): 1294-1300. (WANG Yongiang, XUE Yufen, ZHAO Chaocheng, et al. Effect of cerium-titanium oxide support on catalytic combustion of toluene performance of La0.8Ce0.2MnO3[J].Acta Petrolei Sinica (Petroleum Processing Section), 2015, 31(6): 1294-1300.)

[20] 李瀾, 王青寧, 陳學(xué)福, 等. 凹凸棒石吸附氧化催化劑對(duì)甲醛的脫除研究[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 2012, 32(7): 1736-1742. (LI Lan, WANG Qingning, CHEN Xuefu, et al. Adsorption and catalytic oxidation of formaldehyde by attapulgite adsorption-oxidation catalysts[J].Acta Scientiae Circumstantiae, 2012, 32(7):1736-1742.)

[21] WANG Wei, ZHANG Hongbin, LIN Guodong, et al. Study of Ag/La0.6Sr0.4MnO3catalysts for complete oxidation of methanol and ethanol at low concentrations[J].Applied Catalysis B: Environmental, 2000, 24: 219-232.

[22] CARRILLO A M, CARRIAZO J G. Cu and Co oxides supported on halloysite for the total oxidation of toluene[J].Applied Catalysis B: Environmental, 2015, 164: 443-452.

[23] AGUERO F N, SCIAN A, BARBERO B P, et al. Combustion of volatile organic compounds over supported manganese oxide: Influence of the support, the precursor and the manganese loading[J].Catalysis Today, 2008, 133-135: 493-501.

[24] 宋磊, 陳天虎, 李云霞, 等. 凹凸棒石負(fù)載的Cu-Mn-Ce催化劑上甲苯氧化反應(yīng)性能[J].催化學(xué)報(bào), 2011, 32(4):652-656. (SONG Lei, CHEN Tianhu, LI Yunxia, et al. Performance of palygorskite supported Cu-Mn-Ce catalyst for catalytic oxidation of toluene[J].Chinese Journal of Catalysis, 2011, 32(4): 652-656.)

[25] 楊麗君, 張世鴻, 王家強(qiáng), 等. 易揮發(fā)有毒化合物催化燃燒實(shí)驗(yàn)[J].環(huán)境科學(xué)研究, 2009, 22(9): 1079-1082. (YANG Lijun, ZHANG Shihong, WANG Jiaqiang, et al. Study on catalytic combustion of volatile poisonous compounds[J].Research of Environmental Sciences, 2009, 22(9): 1079-1082.)

[26] KIM H S, KIM T W, KOH H L, et al. Complete benzene oxidation over Pt-Pd bimetal catalyst supported onγ-alumina: Influence of Pt-Pd ratio on the catalytic activity[J].Applied Catalysis A: General, 2005, 280(2): 125-131.

[27] EINAGA H, HYODO S, TERAOKA Y. Complete oxidation of benzene over perovskite-type oxide catalysts[J].Topics in Catalysis, 2010, 53(7-10): 629-634.

[28] RIDA K, PEA M A, SASTRE E, et al. Effect of calcination temperature on structural properties and catalytic activity in oxidation reactions of LaNiO3perovskite prepared by Pechini method[J].Journal of Rare Earths, 2012, 30(3): 210-216.

[29] MA W J, HUANG Q, XU Y, et al. Catalytic combustion of toluene over Fe-Mn mixed oxides supported on cordierite[J].Ceramics International, 2013, 39: 277-281.

[30] 謝晶晶, 陳天虎, 慶承松, 等. 熱處理凹凸棒石的結(jié)構(gòu)演化[J].地學(xué)前緣, 2014, 21(5): 338-345. (XIE Jingjing, CHEN Tianhu, QING Chengsong, et al. Structure evolution of palygorskite after heat-treatment[J].Earth Science Frontiers, 2014, 21(5): 338-345.)

Preparation of La0.8Ce0.2MnO3/PG and Its Catalytic Performance for Toluene Combustion

WANG Yongqiang, WANG Kunkun, ZHAO Chaocheng, LIU Fang, LI Shi

(CollegeofChemicalEngineering,ChinaUniversityofPetroleum,Qingdao266580,China)

La0.8Ce0.2MnO3was supported on palygorskite (PG) by co-precipitation method to get the La0.8Ce0.2MnO3/PG catalysts, which were then characterized by XRD, BET, SEM and NH3-TPD. The catalytic activity of these catalysts for toluene combustion was evaluated in a continuous flow fixed-bed reactor. The effects of calcination temperature of catalyst and the La0.8Ce0.2MnO3loadings on the catalytic performance were investigated. It was found that the La0.8Ce0.2MnO3/PG exhibited high activity when the active species loading was 15%(mass fraction), and the ignition temperatureT50%and the complete conversion temperatureT90%of toluene combustion were 240℃ and 290℃, respectively, and the La0.8Ce0.2MnO3/PG catalyst calcined at 600℃ possessed higher specific area of 109.7 m2/g and more acid sites, catalyzed by which theT50%andT90%of toluene combustion were only 170℃ and 250℃,respectively.

catalytic combustion; palygorsktie; perovskite; volatile organic compounds

2016-01-14

國(guó)家自然科學(xué)基金(51202294)、山東省自然科學(xué)基金(ZR2014EEM011)、中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專(zhuān)項(xiàng)資金(R1404006A)項(xiàng)目資助通訊聯(lián)系人： 王永強(qiáng)，副教授, 博士，從事環(huán)境催化、石油化工企業(yè)惡臭污染治理與防治、水處理與資源化研究；Tel：0532-86984680；E-mail:wangyq@upc.edu.cn

1001-8719(2017)01-0157-06

X131.1

A

10.3969/j.issn.1001-8719.2017.01.022