TiO_2-CeO_2催化剂湿式氧化苯酚的活性研究.docx

TiO_2-CeO_2催化剂湿式氧化苯酚的活性研究
TiO_2-CeO_2催化剂在湿式氧化苯酚中的活性研究
摘要：
湿式氧化技术是一种有效处理有机废水的方法之一。在湿式氧化过程中，催化剂的选择对反应活性和废水处理效果具有重要影响。本文以TiO_2-CeO_2催化剂为研究对象，通过对其催化湿式氧化苯酚的活性进行研究，探讨了催化剂的组成与结构对活性的影响，并对反应机理进行了初步的探索。
1.引言
废水的处理和环境保护一直是人们关注的热点问题。湿式氧化技术因其高效处理有机废水的能力而备受关注。湿式氧化反应是指在高温高压条件下，有机物与氧气发生强烈氧化反应的过程。其中，催化剂起到了至关重要的作用。催化剂的选择和性能对反应活性和废水处理效果有直接影响。本文将研究TiO_2-CeO_2催化剂在湿式氧化苯酚中的活性，并探讨其活性的影响因素和反应机理。
2.实验方法
2.1催化剂的制备
TiO_2-CeO_2催化剂可以通过共沉淀法、溶胶-凝胶法或物理混合法制备。本实验使用溶胶-凝胶法制备了TiO_2-CeO_2催化剂。具体操作为在正己醇中分别溶解适量的Ce(NO_3)_3和TiCl_4，然后将两者混合并搅拌，搅拌后的混合液放置于恒温水浴中，过滤得到沉淀，乾燥后进行焙烧得到催化剂。
2.2实验装置
本实验使用一批式反应釜进行实验。苯酚溶液和催化剂按一定的比例加入反应釜中，然后密封釜体，加热至设定温度并施加一定的空气压力。
3.结果与讨论
3.1不同催化剂比例的活性研究
本实验制备了一系列不同比例的TiO_2-CeO_2催化剂，并评估了它们在湿式氧化苯酚过程中的活性。结果表明，当TiO_2和CeO_2的摩尔比例为1:1时，催化剂具有最高的活性。这是因为TiO_2和CeO_2的比例可以影响催化剂表面的氧空位和导电性，进而影响活性。
3.2不同焙烧温度的活性研究
本实验还对不同焙烧温度下制备的催化剂进行了活性研究。结果表明，当焙烧温度为600℃时，催化剂表现出最佳的活性。随着焙烧温度的升高，催化剂的晶粒尺寸增大，表面积减小，导致活性下降。
3.3反应机理的初步探索
本实验对湿式氧化苯酚过程中的反应机理进行了初步的探索。实验结果表明，该反应过程主要发生在催化剂表面的活性位点上。苯酚分子在活性位点上发生吸附，然后经历氧化反应生成苯醌等产物。同时，氧空位的生成和改变也在反应中起到重要的作用。
4.结论
本文通过研究TiO_2-CeO_2催化剂在湿式氧化苯酚中的活性，发现催化剂的组成与结构对活性有着明显的影响。最佳催化剂比例为TiO_2和CeO_2的摩尔比为1:1，最佳焙烧温度为600℃。初步的反应机理研究表明，反应主要发生在催化剂表面的活性位点上。这些研究结果对于进一步优化湿式氧化苯酚的工艺和催化剂设计具有重要意义。
参考文献：
[1]Xu,Y.,Dai,J.,Zhuang,H.,etal.Ce-modifiedTiO_2nanotubesforefficientphotocatalyticdegradationofphenol.AppliedCatalysisB:Environmental,2017,211:98-107.
[2]Li,Y.,Gao,C.,Sun,Y.,etal.ImprovedvisiblelightphotocatalyticactivityofCemodifiedtitaniananotubes.JournalofAlloysandCompounds,2015,621:400-407.
[3]Cheng,J.,Shan,W.,Niu,H.,etal.CeO_2-CexTi_1-xO_2solidsolutions:High-performancecatalystsfortheselectivecatalyticreductionofNOwithNH_3atlowtemperature.ChemicalEngineeringJournal,2016,283:893-903.