李思漢, 張超, 吳辰亮, 張荷豐, 嚴(yán)新煥

低負(fù)載量Pd/CeO2/-Al2O3催化劑用于低溫催化氧化VOCs

李思漢, 張超, 吳辰亮, 張荷豐, 嚴(yán)新煥

(浙江工業(yè)大學(xué) 化學(xué)工程學(xué)院, 綠色化學(xué)合成技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地, 杭州 310014)

采用直接吸附法制備了Pd負(fù)載量為0.03% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))的Pd/-Al2O3和Pd/CeO2/-Al2O3催化劑, 并用于評(píng)價(jià)VOCs的催化氧化性能。通過X射線衍射(XRD)、N2吸附-脫附(BET)、透射電子顯微鏡(TEM)、X射線光電子能譜(XPS)、氫氣程序升溫還原(H2-TPR)等對(duì)催化劑的結(jié)構(gòu)和表面性能進(jìn)行了表征。結(jié)果表明, 在VOCs體積分?jǐn)?shù)為0.1%, 空速(GHSV)為18000 mL/(g·h)條件下, Pd/CeO2/-Al2O3催化劑上甲苯、丙酮和乙酸乙酯實(shí)現(xiàn)98%轉(zhuǎn)化率的溫度分別為205、220和275 ℃, 比Pd/-Al2O3分別降低了15、15和20 ℃, 而且即使在較高的氣體空速下, Pd/CeO2/-Al2O3催化劑仍能展現(xiàn)出優(yōu)異的催化氧化性能, 且具有很好的穩(wěn)定性和選擇性。氧化鈰的加入對(duì)材料的物理化學(xué)性質(zhì)和催化活性有一定的影響, 其中Pd/CeO2/-Al2O3含有Ce3+和高含量的PdO, 活性物種主要以PdO形式均勻地分散在載體-Al2O3表面。另外, PdO與非化學(xué)計(jì)量的CeO2之間的金屬-載體相互作用增強(qiáng)了Pd/CeO2/-Al2O3催化氧化性能。

Pd/CeO2/-Al2O3; 鈰; 甲苯; 揮發(fā)性有機(jī)物; 催化氧化

揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs)是環(huán)境污染的主要組成部分, 主要包括工業(yè)源、交通源、生活源和農(nóng)業(yè)源等四大類, 并且它還是可吸入顆粒物(PM)、臭氧和光化學(xué)煙霧形成的前驅(qū)體, 其毒性、致突變性和致畸性, 對(duì)環(huán)境和人類健康構(gòu)成了極大的威脅[1-2],因此如何去除VOCs已經(jīng)成為人們研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。目前治理VOCs的技術(shù)[3]主要有吸附法、吸收法、生物降解法、脈沖電暈法、膜分離法、催化氧化法等, 其中催化氧化去除VOCs是最有效、最常用的方法之一, 它是一種高效、廉價(jià)、綠色的化學(xué)降解工藝, 具有反應(yīng)速度快, 操作溫度低, 適用范圍廣和無二次污染等優(yōu)點(diǎn)。

目前用于去除VOCs的催化劑主要分為兩類: 貴金屬催化劑[4-5]和金屬氧化物催化劑[6-7]。與金屬氧化物催化劑相比, 貴金屬催化劑通常表現(xiàn)出更優(yōu)異的催化活性、選擇性和穩(wěn)定性, 尤其是鈀基催化劑, 它在VOCs催化氧化領(lǐng)域具有較高的催化活性、抗燒結(jié)性能和成本相對(duì)較低等優(yōu)點(diǎn), 從而引起了廣泛關(guān)注[8]。一般來說, 制備方法是影響催化劑催化活性的重要因素之一, 常用的制備方法有浸漬法[9-10]和沉積-沉淀法[11-12]等, 但這些傳統(tǒng)方法制備的Pd納米粒子容易發(fā)生團(tuán)聚, 分散不均; 顆粒的大小、形狀和分布難以控制, 得到的催化劑活性、穩(wěn)定性和選擇性均較差, 因此需開發(fā)出簡單和綠色的制備方法。文獻(xiàn)[13]首先制備金屬納米顆粒, 然后通過直接吸附法將其吸附在載體上制備負(fù)載型催化劑, 與傳統(tǒng)方法相比, 該方法可以有效地控制金屬顆粒的粒徑和晶體結(jié)構(gòu), 而且可以減少載體對(duì)催化性能的影響, 調(diào)節(jié)活性組分在載體上的分散度[14]。

眾所周知, 二氧化鈰具有優(yōu)異的氧化還原性能和儲(chǔ)氧能力[15], 這有助于提高氧化鈰的催化性能。事實(shí)上, 氧化鈰的氧化還原特性會(huì)促使氧空位的產(chǎn)生, 從而使其具有較高的儲(chǔ)氧能力, 有助于提高載體的耐熱性、負(fù)載貴金屬的分散性并減少催化劑表面結(jié)焦。另外, 氧化鈰具有儲(chǔ)存和釋放氧的能力, 可以提供晶格氧, 防止貴金屬的燒結(jié)。在另一種金屬氧化物(如Al2O3)中加入鈰可以提高金屬氧化物的催化活性[16]。Ramírez-lópez等[17]認(rèn)為Pd/CeO2-Al2O3催化劑中的氧化鈰有利于形成金屬鈀顆粒, 這是甲烷活化所必需的。Hosseini等[18]發(fā)現(xiàn)氧化鈰提高了Pd/Al2O3-斜發(fā)沸石-CeO2催化劑在甲苯氧化中的穩(wěn)定性和催化活性。上述研究結(jié)果表明, 加入CeO2對(duì)材料的物理化學(xué)性質(zhì)有一定的影響, 同時(shí)提高了材料的催化活性。

在前期研究的基礎(chǔ)上[19], 本工作采用直接吸附法將Pd納米顆粒負(fù)載于Al2O3和CeO2/-Al2O3載體上, 成功制備了低負(fù)載量的Pd/-Al2O3和Pd/CeO2/- Al2O3組合型催化劑, 并將其用于催化氧化甲苯, 研究了Pd/CeO2/-Al2O3催化劑各種物理特性和對(duì)VOCs的催化氧化性能, 并探究引入Ce對(duì)Pd催化劑的影響。

1 實(shí)驗(yàn)方法

1.1 催化劑的制備

1.1.1 金屬前驅(qū)體Pd2(dba)3的制備

根據(jù)文獻(xiàn)[20]合成了有機(jī)金屬前驅(qū)體Pd2(dba)3:將9.8 mmol (2.3 g)二亞芐基丙酮(dba), 23.8 mmol (1.95 g) CH3COONa和75 mL無水甲醇分別加入到100 mL圓底燒瓶中, 50 ℃攪拌溶解, 隨后將2.96 mmol (0.53 g)PdCl2加入到上述溶液中, 40 ℃攪拌反應(yīng)4 h, 冷卻至0 ℃, 得到紫色沉淀, 抽濾, 用15 mL去離子水洗2次后, 用10 mL丙酮水洗3次, 干燥, 即得到深紫色的Pd2(dba)3。

1.1.2 Pd/-Al2O3催化劑的制備

將0.47 mmol (0.43 g, 其中含Pd 0.10 g)的Pd2(dba)3溶解于100 mL碳酸丙二醇酯(PC)中, 放入250 mL電動(dòng)磁力攪拌釜中, 充入氫氣至4 MPa后于40 ℃下攪拌反應(yīng)3 h, 即獲得質(zhì)量濃度為1.0 g/L的Pd納米溶液。將1 g-Al2O3載體加入到一定量的上述溶液中, 攪拌浸漬24 h, 過濾干燥后, 在450 ℃下煅燒2 h, 即得負(fù)載量為0.03%(質(zhì)量分?jǐn)?shù), 下同)的Pd/-Al2O3催化劑。

1.1.3 Pd/CeO2/-Al2O3催化劑的制備

通過兩步法制備具有0.03wt%的Pd負(fù)載量和2wt%的Ce負(fù)載量Pd/CeO2/-Al2O3催化劑: 首先采用濕法浸漬制備CeO2/-Al2O3, 將0.062 g Ce(NO3)3·6H2O充分溶解在去離子水中后向溶液中加入-Al2O3, 吸附完全后將樣品在60 ℃下干燥, 再在450 ℃下煅燒3 h; 然后采用與制備Pd/-Al2O3相同的步驟將Pd納米顆粒沉積在CeO2/-Al2O3上, 得到Pd/CeO2/- Al2O3催化劑。

1.2 催化劑的表征

采用工作電壓為60 kV的JEOL JEM-1200EX透射電子顯微鏡觀察納米顆粒的大小和分布。采用Rigaku D/Max-2500/PC型的X射線衍射儀測試催化劑的晶體結(jié)構(gòu), 使用Cu Kα衍射線, 工作電壓為40 kV, 電流為100 mA, 掃描范圍為20°~80°。采用日本島津Kratos AXIS Ultra DLD型X射線光電子能譜儀測試催化劑表面的元素成分、價(jià)態(tài)和相對(duì)含量。采用Autochem 3010E型化學(xué)吸附儀檢測催化劑的還原性能。在Micromeritics ASAP 2010型物理吸附儀上測催化劑的比表面積和孔結(jié)構(gòu)等參數(shù)。

1.3 催化劑的評(píng)價(jià)

在常規(guī)固定床反應(yīng)器中對(duì)催化劑的反應(yīng)活性進(jìn)行評(píng)價(jià), 取用0.5 g催化劑置于反應(yīng)管的中部, 采用0 ℃鼓泡法將甲苯飽和蒸汽引入反應(yīng)管, 通過調(diào)節(jié)質(zhì)量流量計(jì), 控制空氣流速(Gas Hourly Space Velocity, GHSV)在18000~54000 mL/(g·h), 調(diào)節(jié)流量計(jì)使甲苯濃度控制在0.1%(體積分?jǐn)?shù))。采用火焰離子化檢測器(FID)和熱導(dǎo)檢測器(TCD)的氣相色譜(Fuli, GC 9790)儀對(duì)尾氣中的甲苯和二氧化碳產(chǎn)物的濃度進(jìn)行在線測量, 測定不同溫度下VOCs的轉(zhuǎn)化率和CO2的選擇性, 并將VOCs實(shí)現(xiàn)98%轉(zhuǎn)化率時(shí)的溫度記為98。

2 結(jié)果與討論

2.1 催化性能

在甲苯體積分?jǐn)?shù)為0.1%, 空速為18000 mL/(g·h)條件下, Pd/-Al2O3, Pd/CeO2/-Al2O3和CeO2/-Al2O3催化劑上甲苯、丙酮和乙酸乙酯的轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化關(guān)系如圖1。Pd/CeO2/-Al2O3催化劑催化氧化甲苯、丙酮和乙酸乙酯的活性高于Pd/-Al2O3和CeO2/-Al2O3, 其中Pd/CeO2/-Al2O3催化氧化甲苯、丙酮和乙酸乙酯的98分別為205、220和275 ℃, 比Pd/-Al2O3(220、235和295 ℃)的98分別降低了15、15和20 ℃, 比CeO2/-Al2O3(265、285和360 ℃)的98分別降低60、65和90 ℃。結(jié)果表明, 加入Ce改性之后, Pd/CeO2/-Al2O3催化劑比Pd/-Al2O3具有更高的催化活性。此外, 催化劑催化氧化三種VOCs的活性順序?yàn)? 甲苯>丙酮>乙酸乙酯, 表明PdO物種在甲苯的催化氧化中起到了關(guān)鍵作用[21]。對(duì)比三種催化劑的催化效果也表明PdO和CeO2之間存在強(qiáng)烈的協(xié)同作用, 而不僅僅是PdO和CeO2的單獨(dú)作用。

為了研究空速對(duì)Pd/CeO2/-Al2O3上催化氧化甲苯的影響, 在各種空速下對(duì)甲苯進(jìn)行了催化氧化實(shí)驗(yàn),結(jié)果如圖2所示, 空速增大對(duì)Pd/CeO2/-Al2O3的催化活性產(chǎn)生了負(fù)影響, 甲苯和催化劑接觸的時(shí)間縮短, 使其不能充分氧化, 從而降低了催化活性。當(dāng)GHSV為18000 mL/(g·h)時(shí), Pd/CeO2/-Al2O3的98值為205 ℃, 而在GHSV為36000和54000 mL/(g·h)時(shí),98值為220和235 ℃, 表明Pd/CeO2/-Al2O3在較寬的空速范圍內(nèi)具有較高的催化活性。

為了進(jìn)一步研究Pd/CeO2/-Al2O3催化劑的穩(wěn)定性和CO2選擇性, 在205 ℃, 空速為18000 mL/(g·h), 甲苯體積分?jǐn)?shù)為0.1%的條件下進(jìn)行了活性穩(wěn)定性試驗(yàn), 結(jié)果如圖3所示。在反應(yīng)過程中, 僅檢測到CO2和H2O, 并未檢測到CO或小的有機(jī)分子。在0~50 h內(nèi), Pd/CeO2/-Al2O3對(duì)CO2的選擇性為100%, 甲苯轉(zhuǎn)化率在98%以上, 表明Pd/CeO2/-Al2O3具有較高的催化活性, 穩(wěn)定性和選擇性。

圖1 Pd/γ-Al2O3和Pd/CeO2/γ-Al2O3催化劑催化氧化(a)甲苯, (b)丙酮和(c)乙酸乙酯

圖2 不同空速下Pd/CeO2/γ-Al2O3催化氧化甲苯的研究

圖3 Pd/CeO2/γ-Al2O3對(duì)甲苯氧化的穩(wěn)定性和對(duì)CO2選擇性試驗(yàn)

水存在于大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)中, 本實(shí)驗(yàn)研究了水蒸氣對(duì)催化劑的影響, 結(jié)果如圖4所示。當(dāng)加入5.0vol%的水蒸氣時(shí), 甲苯轉(zhuǎn)化率瞬間降低, 這表明水分子對(duì)催化反應(yīng)產(chǎn)生負(fù)影響。當(dāng)水蒸氣被切斷時(shí), 甲苯的轉(zhuǎn)化率恢復(fù)到其原始水平, 表明催化劑活性的降低可能是由于催化劑表面上的H2O和氧氣存在競爭吸附[22]。根據(jù)文獻(xiàn)[23-24], 水分子可以通過準(zhǔn)平衡吸附-解吸步驟阻斷活性Pd或PdO位置。當(dāng)通入H2O時(shí), 水蒸氣會(huì)與活性氧反應(yīng)形成高濃度的OH*并分散在催化劑表面, 然后與不飽和的Pd和PdO位點(diǎn)反應(yīng)形成無活性的Pd-氫氧化物, 降低催化劑的活性。當(dāng)切斷水的供應(yīng)時(shí), Pd-氫氧化物化合物又分解成活性Pd和PdO位點(diǎn), 從而恢復(fù)催化劑的催化活性。

2.2 催化劑的物理結(jié)構(gòu)參數(shù)

表1為Al2O3、Pd/Al2O3和Pd/CeO2/Al2O3三種樣品的物理結(jié)構(gòu)參數(shù)。與-Al2O3相比, Pd/-Al2O3的比表面積略有下降, 但孔體積變化不大。引入Ce后, Pd/CeO2/-Al2O3的孔結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)一步降低, 這可能是由于在-Al2O3表面形成的部分CeO2堵塞其孔道所致[25], 但Pd/CeO2/-Al2O3催化劑仍表現(xiàn)出優(yōu)異的催化性能, 這可能是在Pd/CeO2/-Al2O3制備過程中, 碳酸丙二醇酯(PC)作為分散劑和穩(wěn)定劑[26]使納米粒子高度分散于載體表面, 另外Pd(PdO)和CeO2之間可能存在較強(qiáng)的協(xié)同作用, 從而增強(qiáng)了催化劑的活性。

圖4 水蒸氣對(duì)Pd/ Al2O3 和Pd/Ce2O/Al2O3兩種催化劑的催化活性的影響

表1 為Al2O3、Pd/Al2O3和Pd/CeO2/Al2O3三種樣品的物理結(jié)構(gòu)參數(shù)

圖5顯示了-Al2O3、Pd/-Al2O3和Pd/CeO2/- Al2O3的XRD圖譜。Pd/-Al2O3只在2=37.7°、45.9°和66.9°(PDF 79-1558)出現(xiàn)-Al2O3的特征衍射峰; 加入Ce改性后得到的Pd/CeO2/-Al2O3的-Al2O3的特征衍射峰強(qiáng)度明顯減弱, 而在2= 28.5°、33.1°、47.5°、56.3°、59.1°和69.4°(PDF 89-8436)出現(xiàn)很強(qiáng)的CeO2的特征衍射峰, 表明引入Ce削弱了-Al2O3的衍射峰, 這可能是因?yàn)檠趸嬈茐牧?Al2O3的結(jié)構(gòu)[15]。PdO在2=33.5°、33.8°, 54.7°(PDF 41-1107)衍射峰和Pd在2=40.2°、46.8°、68.3°(PDF 87-0639)衍射峰在Pd/-Al2O3和Pd/CeO2/-Al2O3兩種催化劑中均未被檢測到, 說明納米粒子均勻地分散在載體上或者Pd的負(fù)載量低于XRD的檢測下限使XRD無法檢測到[27]。

圖5 (a)γ-Al2O3, (b)Pd/γ-Al2O3, (c)Pd/CeO2/γ-Al2O3樣品的XRD圖譜

圖6顯示了Pd/-Al2O3和Pd/CeO2/-Al2O3的TEM照片及其Pd納米粒子的粒徑分布。由圖6可知分散在Pd/-Al2O3和Pd/CeO2/-Al2O3上的Pd納米粒子平均粒徑約為5和6 nm, 結(jié)果表明在Pd/- Al2O3和Pd/CeO2/-Al2O3制備過程中, 溶劑PC使納米粒子高度分散于-Al2O3和CeO2/-Al2O3表面, 并抑制納米粒子的聚集。與Pd/-Al2O3相比, Pd/CeO2/- Al2O3中PdO納米粒子的平均粒徑增大, 表明引入Ce后, PdO納米粒子和非化學(xué)計(jì)量的CeO2之間發(fā)生了強(qiáng)相互作用[28], 從而提高了Pd/CeO2/-Al2O的催化性能。

圖7顯示Pd/-Al2O3和Pd/CeO2/-Al2O3在Pd 3d上的XPS譜圖以及Pd/CeO2/-Al2O3的Ce 3d XPS譜圖。對(duì)于Pd/-Al2O3催化劑, Pd 3d5/2軌道在結(jié)合能為335.4和336.2 eV處, 可分出兩個(gè)峰, 分別歸屬于Pd0和PdO; 同樣, Pd 3d3/2軌道在結(jié)合能為340.7和341.5 eV處, 可分出兩個(gè)峰, 分別歸屬于Pd0和PdO[29-30]。對(duì)于Pd/CeO2/-Al2O3, Pd 3d5/2和Pd 3d3/2軌道僅在336.2和341.5 eV擬合出PdO峰, 未擬合出Pd的峰。根據(jù)文獻(xiàn)[31-32], Ce 3d5/2和3d3/2可分出8個(gè)峰, 分別用字母u和v表示, 其中u? (916.7 eV), u″(907.5 eV), u (901 eV)和v?(898.4 eV), v″(888.2 eV), v(882.5 eV)歸屬于Ce4+; u(903.4 eV)和v(885.5 eV)歸屬于Ce3+。分峰后Pd/-Al2O3、Pd/CeO2/-Al2O3表面Pd0和PdO的相對(duì)含量以及Pd/CeO2/-Al2O3中Ce3+和Ce4+的相對(duì)含量見表2。由表2可以看出, Pd/-Al2O3表面的PdO占Pd物種總含量的65.8%, 而Pd/CeO2/-Al2O3表面PdO含量為100%。結(jié)果表明, 加入Ce提高了Pd/CeO2/-Al2O3表面PdO活性物種的含量[33]; 另一方面, 雖然Pd/CeO2/-Al2O3表面的Ce3+的相對(duì)含量比Ce4+低, 但是Pd/CeO2/-Al2O3表面仍然存在Ce3+, 表明Pd/CeO2/-Al2O3表面存在更多的氧空穴, 有利于氧氣的吸附和活化形成晶格氧, 具有更高的氧遷移能力[34], 這是Pd/CeO2/-Al2O3具有高催化活性的重要因素。

圖6 (a)Pd/γ-Al2O3和(b)Pd/CeO2/γ-Al2O3的TEM照片及其Pd納米粒子的粒徑分布圖

圖7 Pd/-Al2O3和Pd/CeO2/-Al2O3中(a)Pd3d和(b)Ce3d圖譜

Fig. 7 XPS spectra of (a) Pd3d and (b) Ce3d for Pd/-Al2O3and Pd/CeO2/-Al2O3

表2 Pd/γ-Al2O3和Pd/CeO2/γ-Al2O3的XPS表征結(jié)果

圖8顯示了Pd/-Al2O3和Pd/CeO2/-Al2O3的H2-TPR曲線, 從圖中可看出, Pd/-Al2O3催化劑在110和300 ℃附近出現(xiàn)兩個(gè)耗氫峰, 110 ℃的還原峰歸屬于催化劑表面的PdO顆粒的還原, 300 ℃的還原峰是還原與-Al2O3載體存在強(qiáng)相互作用的PdO顆粒所致[35-36]。Pd/CeO2/-Al2O3催化劑在60 ℃附近出現(xiàn)一個(gè)強(qiáng)而尖銳的耗氫峰, 這是還原催化劑表面的PdO顆粒所致[35], 350 ℃附近出現(xiàn)的耗氫峰是還原催化劑表面的非化學(xué)計(jì)量的CeO2所致[17, 37]。加入Ce改性后, Pd/CeO2/-Al2O3表面的PdO的還原溫度明顯降低, 表明非化學(xué)計(jì)量的CeO2與PdO之間存在強(qiáng)相互作用, Pd/CeO2/-Al2O3具有更強(qiáng)的還原能力, 因此催化氧化VOCs具有更高的活性。

圖8 (a)Pd/-Al2O3和(b)Pd/CeO2/-Al2O3的H2-TPR圖譜

Fig. 8 H2-TPR profiles of (a) Pd/-Al2O3and (b) Pd/CeO2/- Al2O3

3 結(jié)論

用直接吸附法制備了低負(fù)載量的Pd/-Al2O3和Pd/CeO2/-Al2O3催化劑。與Pd/-Al2O3催化劑相比, Pd/CeO2/-Al2O3催化劑保持了較高的比表面積、較小的Pd納米粒子和高分散度。加入Ce改性后, 提高了PdO的含量, 高含量的PdO是Pd/CeO2/-Al2O3催化劑催化氧化VOCs具有高活性的重要因素; Ce3+能夠提供更多的氧空穴, 促進(jìn)Pd/CeO2/-Al2O3催化劑表面活性氧的形成; 同時(shí)在非化學(xué)計(jì)量的CeO2與PdO之間存在強(qiáng)相互作用, 使Pd/CeO2/-Al2O3催化劑具有更強(qiáng)的低溫還原能力。在VOCs體積分?jǐn)?shù)為0.1%、空速為18000 mL/(g·h)條件下, Pd/CeO2/-Al2O3催化劑催化氧化甲苯、丙酮和乙酸乙酯的98分別為205、220和275 ℃。經(jīng)50 h連續(xù)反應(yīng)測試, 甲苯的轉(zhuǎn)化率始終保持在98%以上, Pd/CeO2/-Al2O3催化劑具有良好的催化活性和穩(wěn)定性, 對(duì)于改性的Pd基催化劑用于催化氧化VOCs具有一定的參考價(jià)值。

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Pd/CeO2/-Al2O3Catalyst with Low Loading for Catalytic Oxidation of VOCs

LI Si-Han, ZHANG Chao, WU Chen-Liang, ZHANG He-Feng, YAN Xin-Huan

(State Key Laboratory Breeding Base of Green Chemistry-Synthesis Technology, College of Chemical Engineering, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310014, China)

The Pd/-Al2O3and Pd/CeO2/-Al2O3catalysts with 0.03wt% Pd loading were successfully synthesizedsimple direct-adsorption method, and evaluated for the oxidation of volatile organic compounds (VOCs). The morphology, structure, and surface properties of the synthesized samples were characterized by X-ray diffraction (XRD), N2adsorption-desorption (BET method), transmission electron microscopy (TEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), temperature-programmed reduction of H2(H2-TPR). The temperatures for conversion of 98% toluene, acetone and ethyl acetate over the Pd/CeO2/-Al2O3catalyst were 205, 220 and 275 ℃ under the conditions of VOCs volume fraction at 0.1% and gas hourly space velocity (GHSV) at 18000 mL/(g·h), respectively, which were 15, 15 and 20 ℃ lower than that of Pd/-Al2O3catalyst. The Pd/CeO2/-Al2O3exhibited outstanding catalytic activity, stability and selectivity even at high gas hourly space velocity. The results indicated the addition of ceria to alumina influenced the physico- chemical properties of the materials and their catalytic activities. It also revealed that Pd/CeO2/-Al2O3possessed Ce3+and high content of PdO, and the main active PdO species were well-dispersed on the surface of the-Al2O3support. In addition, the strong metal-support interaction between PdO and non-stoichiometric cerium oxides enhanced catalytic performance of the Pd/CeO2/-Al2O3foroxidation of VOCs.

Pd/CeO2/-Al2O3; cerium; toluene; volatile organic compounds (VOCs); catalytic oxidation

O614; O621

A

1000-324X(2019)08-0827-07

10.15541/jim20180523

2018-11-08;

2019-01-07

國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(2017YFC0210900); 浙江省科技計(jì)劃項(xiàng)目(2016C31104)

National Key Research and Derelopment Program of China (2017YFC0210900); Science and Technology Project of Zhejiang Province (2016C31104)

李思漢(1992–), 男, 碩士研究生. E-mail: 928490842@qq.com

嚴(yán)新煥, 教授. E-mail: xhyan@zjut.edu.cn