近年來,室內(nèi)空氣污染問題已引起全社會的關(guān)注,揮發(fā)性有機污染物(VOCs)是室內(nèi)污染的重要組成,正己醛是室內(nèi)常見的醛酮類物質(zhì),在室內(nèi)有較高的濃度,并且由于其嗅味閾值很低,非常容易給人帶來感官刺激,目前對正己醛的催化去除研究很少。在常見的過渡金屬氧化物催化劑中,錳氧化物由于其材料易得,催化活性高,毒性低等優(yōu)勢而被廣泛研究,γ-MnOOH是常見的羥基錳氧化物, 常作為合成其他錳氧化物的前驅(qū)體, 在超級電容、離子電池、催化等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景,本文將介紹其催化降解正己醛的用途。
實驗方法
通過乙酸錳-過氧化氫(Mn(AC)2+H2O2),高錳酸鉀-乙二醇(KMnO4+EG)兩種水熱反應(yīng)體系制備了γ-MnOOH催化劑, 在高錳酸鉀-乙二醇制備體系中添加一定量的硫酸使得制備得到的γ-MnOOH催化材料中錳缺陷含量明顯提高,材料晶格氧的遷移轉(zhuǎn)換能力增強,并且更容易活化氧氣產(chǎn)生超氧自由基(?O2-),大大提高了催化劑對正己醛的催化性能。通過對己醛催化氧化過程中氣相及催化劑表面中間物種的定性分析,推測正己醛的催化分解是一個氧化-脫羧并逐級降解的過程。
實驗結(jié)論
1. 由過氧化氫與乙酸錳反應(yīng)制備得到的γ-MnOOH其結(jié)晶性好,比表面積小,表面缺陷很少,對正己醛的催化氧化活性很弱。由高錳酸鉀和乙二醇反應(yīng)制備的γ-MnOOH,比表面積相對較高,表面更容易形成缺陷,對正己醛的催化性能相對較強。
2. 在高錳酸鉀和乙二醇反應(yīng)制備體系添加一定量的硫酸可以制備得到錳缺陷含量更高的γ-MnOOH催化材料,晶格氧的遷移轉(zhuǎn)換能力增強,并且更容易活化氧氣產(chǎn)生超氧自由基(?O2-),大大提高了催化劑對正己醛的催化性能。
3. 通過對催化系統(tǒng)氣相產(chǎn)物及催化劑表面中間物種的定性分析,當(dāng)正己醛不完全轉(zhuǎn)化時,氣相產(chǎn)物中只有正戊醛和正丁醛被檢測到,在原位紅外測試中,催化劑表面還有羧酸類物質(zhì)的吸收被檢測到,由此推測正己醛氣相的催化氧化是一個逐級降解的過程。
參考文獻(xiàn)
[1] Low-temperature catalytic degradation of the odorous pollutant hexanal by γ-MnOOH: The effect of Mn vacancies. doi: 10.1016/S1872-2067(19)63415-7