-
24
- 上一篇：加压条件下1,3-二硝氨基-1,2,3-三唑基含能盐结构和吸收性质的色散校正DFT研究
- 下一篇：基于环糊精和偶氮苯衍生物的制备与表征
3.3.3 PCBA的液体UV-vis分析 25
3.3.4 RhB的液体UV-vis分析 26
结 论 29
致 谢 30
参考文献31
1 引言
氮氧化物对生态和人类有很大的危害。它会导致光化学烟雾，酸雨，臭氧消耗和温室效应。当下SCR装置通过氨气还原氮氧化物的手段已经被证明是一个有效去除来自固定源的氮氧化物的方法。在这个过程中，烟气中的氮氧化物通过加入NH3被还原为N2和H2O。传统的催化剂对NOx的降解过程需要在320-400℃的温度下才能发生。但是这项技术还有几项限制：
1. 对于固定源，烟气中积聚的大量烟灰（例如K2O, CaO 和As2O3）会降低催化剂在该温度下的活性和使用寿命
2. 中小型燃煤锅炉达不到催化剂起活性的温度范围320-400℃
3. 这项技术使用了NH3来将NO转化为N2，这不符合原子经济的理念，并且NH3本身有一定腐蚀性。
假如NO被转化为可以被水吸收的NO2或者硝酸盐类物质，这个过程以极低的温度（低于80℃甚至是室温）发生在脱硫的下游，随后氧化产物就可以被吸收，这样或许可以突破传统SCR装置的瓶颈。
高级氧化法（AOP）可以产生具有氧化作用的自由基并且减少烟气的污染，所以近年来许多高级氧化过程包括等离子体氧化，光化学氧化，声化学氧化和Fenton氧化已经被开发出来并且被用于各种气体污染的治理，比如NOx，H2S,微量污染元素，挥发性有机污染物（VOCs）。在这些研究和技术中，低温UV/H2O2体系下的NO氧化扮演着重要角色，并且极有可能取代传统的SCR装置。UV/H2O2高级氧化法的关键是在H2O2在光照下产生羟基自由基（•OH），将NO氧化为NO2-和 NO3-。怎样增加自由基的数量和减少消耗来获得更大的收益还是该烟气处理领域的一个重要研究课题。
这项光催化技术，近年来因为很高的光催化活性，节能并且能够避免二次污染来引起了广泛关注。通过TiO2和ZnO，光催化应用于有机污染物的治理得到了许多关注。此后，半导体光催化的新领域得到了开辟。至今，TiO2和改性TiO2催化剂依旧是光催化领域中研究最广泛的半导体材料，它在紫外光照射下有很高的活性。考虑到光催化技术的优点，我们使用TiO2和S掺杂TiO2在UV/H2O2中进行固定床反应来氧化烟气中的NO。据我们所知，目前还没有TiS催化剂提高光催化活性和在UV/H2O2体系中提高NO氧化的机理的相关研究发表。
在研究中，我们发现不同的催化剂和气体组成对NO的氧化有着不同的影响，并且与仅有TiO2和无催化剂存在的UV/H2O2体系相比，S掺杂在TiO2上可以显著提高NO的氧化率。H2O2和紫外光在该体系中起着相当重要的作用。此外，NO氧化过程的产物是稳定的硝酸盐。通过XRD, TEM, XPS, UV-vis and DFT手段对催化剂进行表征并且分析表明，S以正六价的形式掺杂在TiO2催化剂中，并且TiO2与TiS复合氧化物之间形成了Ti1-xSxOx+2的异质结结构。S的掺杂提高了钛硫催化剂的价带电势。另外，我们通过PL光谱测试，EPR， PCBA and RhB的液体紫外分析研究了TiS催化剂加强NO氧化的机理。发现价带的反应对TiS(TiO2)+UV+H2O2体系非常重要，是加强NO氧化的主要原因。此外，该论文中的研究也能对更好的理解UV/H2O2体系中的光催化机理做出一定贡献。
2 实验
2.1 催化剂制备
二氧化钛载体通过溶胶凝胶法制备，方法具体如下：边搅拌边将0.064mol的钛酸四丁酯加入到0.128 mol的乙酰丙酮中。然后将混合溶液用50ml无水乙醇稀释。这样，TiSx（x代表S/Ti的摩尔比）的载体就完成了。例如，TiS1，TiS3，TiS5分别代表x=1,3,5%。未负载催化剂没有加入硫脲处理，记作TiS0。在室温下搅拌2h后，将溶液于60℃水浴加热4h，最后将形成的凝胶于120℃下干燥6h。获得干燥产物在500℃下煅烧3h。