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火狐电竞:催化氧化降解挥发性有机物研究进展

发布日期: 2022-06-28 08:37:13 来源:火狐电竞直播 作者:火狐电竞App下载
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  总结了典型的挥发性有机物(volatile organic compounds, VOCs)的来源、分类以及降解 VOCs 的纳米催化剂的主要种类和制备方法, 简述了纳米催化剂颗粒、结构和形貌等对催化活性的影响, 以及负载型贵金属催化剂和过渡金属氧化物催化剂处理卤烃、芳香烃、含氧有机化合物、脂肪烃和含氮(硫)有机化合物的研究现状, 并归纳了CO和水蒸气对催化氧化VOCs反应的影响。最后, 展望了挥发性有机物催化氧化消除的研究方向。

  关键词:挥发性有机化合物;纳米催化剂;负载型贵金属;过渡金属氧化物;催化氧化

  挥发性有机物(volatile organic compounds, VOCs)是常温常压下沸点在 50∼∼260 ∘ C的一种空气污染物[1], 具有毒性和致癌性。 VOCs不仅破坏臭氧层危害环境,更严重的是与空气中其他污染物 NOx、SOx反应形成光化学烟雾, 对人体健康造成极大损害[2-3]。近年来, 随着我国工业化进程的加快和经济的迅速增长, VOCs的年排放量急剧增加, 其中石油化工、机械喷涂和家具印刷等行业中的排放, 占每年排放总量的43%。鉴于VOCs对环境和人类都有着极其不利的影响, 如何通过开发实用的环境修复技术有效地去除VOCs, 逐渐成为工业界和科研界面临的巨大挑战。目前, VOCs污染治理技术主要包括吸附、冷凝、膜分离、生物降解、等离子体降解、直接燃烧、催化氧化(催化燃烧)以及光催化降解等。催化氧化技术具有起燃温度低(200∼∼500 ∘C)、无二次污染、能耗小和处理效率高等优点, 已成为 VOCs治理行业中最为有效的技术之一[4-5]。催化剂是催化氧化技术的关键, 制备高效、稳定的催化剂对催化氧化技术的发展至关重要。

  本工作总结了VOCs的来源、分类以及催化氧化技术中纳米催化剂的主要种类和制备方法, 通过举例简述了颗粒粒径、结构形貌等对纳米催化剂催化性能的影响, 综述了负载型贵金属催化剂和过渡金属氧化物催化剂对主要的5类VOCs催化氧化消除的研究进展情况, 并讨论了一氧化碳和水蒸气对催化氧化的影响, 最后对VOCs催化氧化消除研究的发展方向进行了展望。

  VOCs主要有室内和室外两个来源: 室内来源主要包括办公用品、清洁用品、烟草烟雾、建筑和装饰材料等; 室外来源主要包括石油化工、工业废弃、汽车尾气等。

  VOCs的种类繁多, 其中烷烃、醇、酮、醛、芳香烃、卤代烃、含氮/硫有机化合物等是常见的污染物类型[6], 主要分为如下 5 类[7]:

  (1) 卤烃。 卤代VOCs主要来自工业过程, 是环境介质中常见的一类挥发性高、持久性强的挥发性化合物, 其中难降解的Cl-VOCs可能对环境和人类健康产生不利的影响。

  (2) 芳香烃。 芳香族化合物通常由煤燃烧、汽车尾气和建筑材料产生, 其中典型的代表是苯、甲苯和乙苯, 它们与臭氧的高毒性和光化学反应性而被认为是致癌物和危害物质。

  (3) 含氧有机化合物。含氧VOCs包括醇、醛、酮、酚、醚、酯、酸类化合物等, 主要来源于建筑材料、工业溶剂气体和煤炭化工业。 醛是常见的挥发性含氧有机化合物, 也是一种主要的室内污染物。

  (4) 脂肪烃。脂肪烃主要来自汽车尾气、生物质燃烧、石油炼制、农产品和化工过程等。己烷是工作场所常见的污染物, 长期接触会对人类造成危害。

  (5) 含氮(硫)有机化合物。含氮(硫)有机化合物主要来源于化石石油燃烧、苯胺和甲基硫醇是两种最常见的含氮/硫的VOCs.

  (1) MVK(Marse-van Krevelen) 模型, 又称氧化还原模型。该模型认为反应发生在被吸附的VOCs与催化剂上的晶格氧而非气相氧之间。 反应分为两步: 第一步,VOCs吸附在催化剂的表面, 并与催化剂表面的晶格氧反应生成 CO2和H2O, 同时催化剂中金属氧化物被还原; 第二步, 被还原的金属氧化物又被气相中的 O2氧化[2,8]。

  (2) L-H(Langmuir-Hinshelwooch) 模型。该模型认为反应发生在被吸附的VOCs和被吸附的氧之间, 即催化剂吸附了VOCs和 O2后, 再发生氧化还原反应。VOCs 和O吸附在同一活性位点上称为单点位L-H模型, 而吸附在不同活性位点时称双点位 L-H模型[9]。

  (3) E-R(Eley-Rideal) 模型。该模型认为吸附的氧物种和气相中的VOCs在催化剂表面发生了反应。活性氧和VOCs反应后, 反应产物从催化剂表面脱附[8,10-12]。

  每种机理模型的有效性因催化剂和VOCs性质的不同而有所差异。 不同类型的催化剂催化氧化VOCs所遵循的机理不同, 主要受载体和活性中心性质以及催化反应条件等影响。 MVK是解释金属氧化物催化剂催化氧化VOCs的理想模型。 例如, MVK 模型对CeO2和 CeO2基催化剂催化氧化VOCs的反应是有效的。 此外, MVK模型也被用于解释Pt基催化剂上的烃类氧化反应的机理。L-H模型和E-R模型是解释贵金属氧化物催化剂催化氧化VOCs反应的理想模型。

  (1) 负载型贵金属催化剂。负载型贵金属催化剂对VOCs氧化具有较好的催化活性, 是十分有前景的催化剂, 但其价格昂贵、易烧结或中毒而失活的特点限制了其工业应用. 研究表明, 负载型贵金属催化剂的性能取决于制备方法、颗粒大小、载体的类型、金属负载量及金属类型等。

  (2) 过渡金属氧化物催化剂。过渡金属氧化物催化剂具有成本低、长寿命等优点, 因此越来越多高效的纳米级过渡金属氧化物催化剂被开发出来, 取代贵金属催化剂应用于VOCs催化氧化[13-14]。

  金属纳米粒子催化剂通常是通过还原金属盐来合成。 在反应过程中, 合成介质如有机溶剂[15-16], 水溶液[17-18]、还原剂和表面活性剂等, 均对颗粒的形成有显著影响。另外, 合成介质对产物粒径、形貌、均一性和分散性亦有显著影响。例如, Li等[19]选用还原剂 H2、NaBH4、 Na3Ct-NaBH4和Na3Ct制备了一系列高活性的不同粒径的Pt-TiO2催化剂, 它们对苯氧化显示了不同的催化活性, 其中用 Na3Ct作为还原剂得到的 Pt/TiO2(Pt-TiO2-Na3Ct) 具有最佳的苯氧化催化活性(转化率 ∼∼100%)。图 1为 Pt-TiO2催化剂的透射电子显微镜(transmission electron microscope, TSM)和能量色散X射线能谱(energy dispersive X-ray spectroscopy, EDX)。Wang 等[20]选用油酸(oleic acid, OA)合成的 0.25% Pd-0.25% Pt/SiO2-OA 催化剂具有最佳的催化氧化甲苯性能, 明显高于未选用OA的催化活性。研究表明油酸的添加明显改善了Pt和Pd纳米粒子在 SiO2上的分散性, 从而提高了对甲苯氧化的活性。

  浸渍法或沉积-沉淀法也是一种制备负载型贵金属纳米粒子催化剂常用的方法。 在浸渍过程中, 通常用易分解的金属硝酸盐来替代金属氧化物和其它常用的金属盐。 在沉积-沉淀过程中, 沉淀剂的选择及其浓度明显影响反应的速率, 从而影响贵金属颗粒的大小或形貌. 例如, Na等[21]采用浸渍法、沉积-沉淀法和浸渍-沉积-沉淀法制备了系列 TiO2负载的Pt-Au双金属催化剂, 并在室温下研究了它们对甲醛和一氧化碳共氧化的催化活性。图2为不同方法制备样品的TEM图。可以看出, 不同的制备方法影响了贵金属粒子的分散性。研究表明, 通过浸渍引入Pt, 再通过沉积-沉淀引入Au 制备的Pt-Au/TiO2催化剂对HCHO和CO的共氧化具有优异的催化性能。

  水热法是一种以水为溶剂, 粉体经过溶解、再结晶制备材料的湿化学方法。Ren等[22]通过水热法分别用Co(CH3CO)2⋅4H2O、Co(NO3)2⋅6H2O、CoCl2⋅6H2O 和 Co(SO4)2⋅7H2O 作为前驱体, 制备了三维多级立方体堆积的Co3O4微球(样品 C)、三维多级片堆积的Co3O4花(样品P)、 三维多级针堆积的海胆状的Co3O4双球(样品 N)和三维多级薄片堆积的扇形 Co3O4(样品S)催化剂, 并用于对甲苯的催化氧化(见图 3)。研究表明, 不同形貌 Co3O4对甲苯氧化具有不同的催化活性, 其中样品C具有最佳催化活性(转化率达到90%时的温度T90%≈257 ∘ C), 其原因是样品 C具有最大的比表面积、 高的缺陷结构和丰富的高价态Co离子。

  溶胶-凝胶法采用含高化学活性组分的化合物作前驱体, 在液相下将这些原料均匀混合进行水解、缩合化学反应, 在溶液中形成稳定的透明溶胶体系, 溶胶经陈化胶粒间缓慢聚合, 形成三维网络结构的凝胶, 凝胶网络间充满了失去流动性的溶剂, 形成凝胶。 凝胶经过干燥、烧结固化制备得到分子乃至纳米亚结构的材料。Wang等[23]采用溶胶-凝胶法制备了尖晶石型 CoCr2O4(见图4), 并用于二氯甲烷的催化氧化。研究表明, 400 ∘ C 煅烧获得的 CoCr2O4(CoCr2O4-4)催化剂具有最优的催化活性(T90%=257 ∘ C)。 与制备的其它催化剂相比, CoCr2O4-4 具有更高的比表面积, 提供了更多的表面酸性位点及活性氧物种, 从而增强了催化活性。

  热分解法先是通过浸渍或沉积-沉淀将金属盐沉积在合适的底物上, 再经过高温煅烧得到最终的金属氧化物产物。 Dobber 等[24]分别通过浸渍-热处理和沉淀-热处理分解法制备了 MnOx/ZrO2催化剂, 并研究了对甲烷氧化的催化活性. 结果表明, 沉淀后煅烧处理制备的催化剂 MnOx/ZrO2 催化活性优于浸渍后煅烧处理的催化剂的催化活性。 研究发现, 活性组分的分散度能够影响催化剂的催化活性。 Jiang 等[25]通过浸渍法-热处理合成的 MnOx-CeO2-s催化剂对乙酸乙酯具有优异的催化性能(转化率达到99%时的温度T99%=210 ∘ C)。图5为 CeO2-s和 MnOx-CeO2-s的TEM图。

  含氯的挥发性有机物(Cl-VOCs)是空气中常见的挥发性有机物。大量Cl-VOCs的生产和使用造成了严重的环境污染, 且CI-VOCs具有致癌、致畸作用, 对人体危害非常大。另外, CI-VOCs很容易引起贵金属催化剂氯中毒并产生多氯副产物。 因此, 贵金属催化剂不适合用于催化去除 Cl-VOCs。 在非贵金属催化剂中, V 基催化剂氧化 Cl-VOCs活性高、热稳定性好, 但本身具有较高的毒性, 应用受限。 Ce基催化剂因其可逆反应(Ce3+⇌Ce4+)及丰富的氧空位等特性, 具有较好的储氧能力和强氧化还原性能, 可以有效地破坏Cl-VOCs。此外, 利用CeO2易被其他金属改性的特点, 对 CeO2改性可以提高其催化活性[8,12]。例如: Zhang 等[26]制备了4种不同铈盐的硅钨酸改性的CeO2催化剂Cat-A、Cat-B、Cat-C和Cat-D, 并将其用于氯苯 (C6H5Cl) 的催化氧化。图6为4种 CeO2催化剂催化氧化氧苯的转化率。可以看出, Cat-A样品的催化性能最好(氯苯的转化率达90%时的温度T90%=283 ∘ C), 明显优于其它3种样品。 研究发现, Cat-A 具有丰富的表面弱酸位点、更多的 Ce3+和表面吸附氧, 因此具有更佳的催化活性。Hu等[27]合成的系列 MnOx/CeO2催化剂对氯苯的催化氧化测试结果表明, 吸附氧 Oadsads、Ce3+和 Mn4+有利于氧化反应, 当物质的量比n(Mn)/n(Ce)=0.5时, 催化活性最高时 T90%=236 ∘ C(见图 7)。

  贵金属催化剂(如Pt-和Pd-基催化剂)由于活性高而被广泛用于芳香烃的催化氧化消除。 Gan等[28]研究了Pt的负载量为0.1% 的催化剂 Pt/Al2O3对甲苯的催化氧化性能, 研究发现, 在约 180 ∘ C、质量空速 24 000 mL⋅g−1⋅h−1时催化剂能将质量浓度为 0.1% 的甲苯完全氧化为 CO. Pt/Al2O3催化剂具有高活性的关键是Pt 纳米粒子与载体Al2O3的协同作用。除了金属物种的氧化态、负载量之外, 金属粒子粒径、形貌结构、载体和制备方法等对催化性能也有重要的影响。Chen等[17]研究了系列尺寸可控的(1.3∼∼2.3 nm)负载在ZSM-5上的Pt纳米粒子对甲苯氧化的催化性能。图 8为 Pt-x/ZSM-5催化剂的催化活性。 可以看出, 负载在ZSM-5上粒径为1.9 nm 的 Pt 纳米粒子具有最佳的甲苯氧化催化活性。

  甲醛(HCHO)是一种典型的含氧VOCs, 因广泛应用于建筑/装修材料而普遍存在于室内空气中。甲醛会通过呼吸道进入人体, 长期接触低浓度甲醛会对人体健康造成巨大影响. 对于甲醛的催化氧化消除, 目前的贵金属催化剂主要以 Pt-、Pd-、Au-基为主. An 等[29]采用浸渍法制备了Pt/f-SiO2和 Pt/SBA-15两种催化剂, 其中 Pt/f-SiO2具有非常高的催化活性, 可在室温下将甲醛彻底氧化。研究结果表明, 载体 SiO2能够影响 Pt 粒子的粒径和价态, 进而影响 Pt/f-SiO2的性能。 Zhang 等[30-31]认为, 在钛负载的 Pt 金属上掺杂碱金属(Na、K、Cs 和 Li)可以提升室温下对甲醛氧化的催化性能, 并制备了系列 Na 负载的 Pd/TiO2 催化剂用于甲醛的催化氧化。图 9为 Pd/TiO2催化剂催化氧化 HCHO 的转化率。可以看出, Na 的添加可以明显提升 Pd/TiO2 催化剂对甲醛氧化的催化活性。当 Na 的质量分数为 2% 时, 2.0-Na-Pd/TiO2具有最佳的催化活性和稳定性。研究表明, 2.0-Na-Pd/TiO2 暴露更多的活性 Pd 位点和丰富的表面 OH 基团, 使其催化活性得以提升。

  图 9系列 Na 掺杂 Pd/TiO22催化剂催化甲醛的转化率随温度的变化关系[31]

  贵金属催化剂虽然有很多优点, 但价格昂贵、成本较高。因此, 过渡金属氧化物成为了潜在的替代品。 MnOx因其结构多样、性能丰富以及对 HCHO 氧化高的催化活性, 成为了研究者广泛研究的对象。Dai 等[32]采用共沉淀法制备了 α-MnO2、γ-MnO2 和 δ-MnO2, 并用于甲醛的催化氧化。 结果表明, δ-MnO2 对甲醛氧化的催化活性最高(见图10)。 Chen 等[33]制备的 KxMnO2 空心纳米微球和蜂窝 KxMnO2 纳米微球, 在低温下对甲醛氧化分解具有高的催化活性其中空心纳米微球的性能明显优于蜂窝微球。图11为 KxMnO2催化剂催化氧化 HCHO 的转化率。 可以看出, 空心 KxMnO2 纳米球催化剂在 80 ∘ C下对甲醛的转化率是蜂窝纳米球的 2 倍, 在 60 ∘ C下对甲醛的转化率是蜂窝纳米球的 4 倍。 此外, KxMnO2 催化剂的活性也明显优于先前文献报道的氧化锰、分子筛(OMS-2)纳米棒、 MnOx 粉末和氧化铝负载的 Mn-Pd 氧化物催化剂。 由此可见, 结构、形貌均可以影响材料的催化活性。另外, Co3O4[34-35]和 CeO2[36-37]也常应用于甲醛的催化氧化消除。

  贵金属催化剂,尤其是 Pt 催化剂, 对脂肪烃的催化氧化具有良好的催化活性。 Wu 等[38]研究了不同质量分数 WOx 改性的 Pt/Al2O3 催化剂对丙烷的催化氧化消除.图 12为 Pt/Al2O3 催化剂催化氧化丙烷的转化率. 可以看出: 加入 WOx 后明显提高了 Pt/Al2O3催化剂对丙烷的催化氧化活性; 但 WO3 的添加量不能超过 20%, 当 WO3 的添加量为 20% 时, 可使丙烷的转化率为 50% 时的温度降低 80 ∘ C. 根据 WO3 含量的不同, WO3 覆盖层以单体/聚合的 WOx 簇形式和 WO3 晶体存在。另外, Pt 和 WO3之间的相互作用导致了更多的 Ptδ+ 物种, 这些物种是丙烷氧化的活性位点。

  与负载型 Pt 和 Pd 催化剂相比, Au/Al2O3催化剂的活性相对较低. 然而, Au/Al2O3在水蒸气存在或不存在且温度为 600 ∘ C的情况下表现出优异的热稳定性, 优于其它载体的 Au 催化剂[40]. Centeno 等[41]制备了 Au/Al2O3 和 Au/CeO2/Al2O3 催化剂用于催化氧化正己烷. 结果表明, CeO2增强了 Au 固定和分散性, 使得 Au 能够在较低的晶粒尺寸中稳定存在, 从而提高了 Au 颗粒对正己烷的催化氧化活性。

  甲基硫醇(CH3SH)是天然气中普遍存在的具有代表性的含硫 VOCs 之一。 HZSM-5 是催化氧化 CH3SH 最佳的催化剂之一, 但其表面固有的强酸位点被认为是结焦的促进剂, 使其耐结焦能力较差。同时, 纯的 HZSM-5 在 15 h 左右失活, 使得实际应用受限. 在 HZSM-5 中引入稀土是提高其稳定性的有效途径[44-45]。 在 HZSM-5 中加入 Nd、Er、Y 和 Sm 可以显著提升 HZSM-5 催化剂的活性和稳定性。催化剂的酸碱性和催化剂性能密切相关。加入稀土后, HZSM-5 催化剂的强酸性中心浓度降低, 碱性中心浓度增加, 强酸中心的减少抑制了催化剂上结焦的形成。 值得注意的是, 质量分数为 13% 的 Nd/HZSM-5 催化剂在 60 h 内无明显失活, 还可以成功再生。质量分数为 13% 的 Sm/HZSM-5 催化剂在 80 h 内也无明显失活[46-47]。另外, 适量 Cr 的加入也可以提升 HZSM-5 催化剂催化 CH3SH 的催化活性[48]。

  CO 是有机化合物氧化过程中常见的中间产物, 因此研究 CO 在 VOCs 氧化过程中的作用十分重要。CO 的存在可以降低 Pt 的催化活性. Patterson 等[49]研究了 Pt/Al2O3 催化剂对苯、甲苯和己烯的催化氧化, 结果表明: 在无 CO 存在、温度为 200 ∘ C时, 催化转化率达 100%; 相反, 在有 CO 存在时, Pt/Al2O3 催化剂对苯、甲苯和己烯的完全催化氧化需要温度高达 300 ∘ C。他们同时研究了 Pt/Al2O3、Pb/Al2O3 和Rh/Al2O3 催化剂对苯、甲苯、1-己烯单独的催化氧化以及与异辛烷和 CO 混和的催化氧化反应, 结果表明: 在 CO 不存在时, 在Pt/Al2O3催化剂作用下, 这些碳氢化合物在最低温度下均能完全催化氧化; 但在 CO 存在时, CO 对这些 VOCs 催化氧化均产生了不同程度的影响, 其中影响大小顺序为正己烷甲苯苯异辛烷。不同 VOCs 的吸附强度可以解释 CO 对 VOCs 氧化的影响。此外, CO 对 Pt/Al2O3 催化氧化 VOCs 有很强的抑制作用, 这可能是由于 CO 在 Pt 位点上的吸附作用最强。 CO 对 Pb/Al2O3 催化氧化 VOCs 也有适度的抑制作用, 但 CO 的存在一定程度上提升了 Rh/Al2O3 对芳烃的催化氧化转化率。

  水蒸气通常存在于工业烟气中, 因此需要深入研究对催化活性的影响。研究发现, 水蒸气一般情况下作为一种抑制 VOCs 催化氧化的抑制剂[8]。 Abdullah 等[50]研究了水蒸气对 Cr-Cu 负载的 SiCl4 修饰的 H-ZSM-5 催化剂上二氯甲烷(dichloromethane, DCM)、三氯甲烷(trichloromethane, TCM)和三氯乙烯(trichloroethylene, TCE)催化氧化的影响, 结果表明, 水蒸气对 VOCs 氧化的抑制顺序为 DCMTCMTCE(见表 1)。水蒸气对 TCE 氧化抑制最小, 原因是在 C=C 中的 ππ 电子与催化剂中金属位中未占据的 P 轨道的相互作用更强。 虽然水蒸气的存在导致催化活性的降低, 但是提高了 CO2 的生成率。 水蒸气的存在提高了 CO2 的选择性, 这是由于水分子为反应系统中提供了氢, 抑制了氯转移反应。 将水蒸气引入 Cl-VOCs 催化氧化反应中, 也可以提高 HCl 的选择性。 Dai 等[51]以硝酸盐为前驱体, 采用热分解法制备了 CeO2 催化剂, 并研究了对 TCE 的催化氧化性能。结果表明, 不同温度煅烧获得的 CeO2 对 TCE 均具有较高的催化活性, 其中煅烧温度为 550 ∘ C时获得的 CeO2 具有最佳的催化活性(转化率达到 90% 时的温度 T90%=205 ∘ C)(见图 16)。 由于水蒸气在活性氧位点上对 TCE 的竞争性吸附, 质量分数低(3%)的水蒸气降低了 CeO2 的催化活性, 但在 275 ∘ C以上时, 加水可以显著提高 HCl 的选择性, 并在一定程度上抑制 Cl2 的形成。 这可能是由于水在 CeO2 表面解离为 H+ 和 OH−, 而质子和氯离子重新结合, 并与 CeO2 相互作用形成 HCl, 最后 HCl 从催化剂表面脱附。

  图 16不同煅烧温度获得的 CeO2催化剂催化 TCE 的转化率[51]

  VOCs 污染治理技术中, 催化氧化是一种高效、节能的 VOCs 降解技术。贵金属催化剂在低温下对 VOCs 的降解具有良好的催化活性, 广泛用于芳香烃的催化氧化降解, 但因来源少、价格昂贵, 且容易氯中毒并产生多氯副产物, 并不适用于去除含氯的 VOCs。过渡金属氧化物催化剂具有来源丰富、成本低、抗氯(硫)性能好等优点, 成为贵金属催化剂的理想替代品. 两种催化剂活性组分的种类、晶型结构、形貌结构、制备方法、粒径、前驱体、载体及载体-活性金属之间的相互作用、 负载量等均能影响它们的催化活性. 与单组分催化剂相比, 多组分催化剂通常具有更好的催化活性, 故可以通过添加稀土金属、碱土金属或过渡金属等对单组分催化剂进行改性来提高催化性能。

  虽然目前人们在VOCs 催化氧化方面取得了一些进展, 但未来仍存在一些问题需要解决和更加深入研究。

  (1) 催化剂中毒问题是催化氧化面临的挑战。一是需要重点对其催化氧化机理深入研究, 以便从机理上着手设计开发出抗中毒、稳定性好的高效纳米催化剂; 二是需要从催化剂制备方法入手, 不断创新方法、拓展体系, 研究开发出催化活性高、抗中毒能力强、稳定性好的催化剂; 三是从调节制备催化剂的配比和添加辅助添加剂方面着手, 提升催化剂的抗中毒能力和催化活性。

  (2) 催化剂合成成本问题。 催化剂能否在工业上广泛应用, 很大程度上取决于催化剂的合成成本。负载型贵金属催化剂成本较高, 与之相比, 过渡金属氧化物成本较低, 但其催化活性不如贵金属催化剂。 因此, 合理设计并制备新型高效的复合型金属催化剂, 提高催化剂活性组分的分散度和降低活性组分的颗粒尺寸, 进而使催化剂表现出最佳活性和稳定性, 一定条件下可以达到贵金属催化剂的催化效果, 并且在价格上存在很大的优势, 这将成为研究的必然趋势。

  (3) 颗粒大小、前驱体种类及载体等对催化剂活性、稳定性和选择性的影响还有待进一步深入研究。

  (4) 对 VOCs 混合物的催化氧化消除研究较少。工业生产过程中排放的多是混合的 VOCs, 每种催化剂对不同的 VOC 催化氧化能力也不同, 但目前一般只针对单一的 VOCs 催化氧化消除开展研究。因此, 扩展催化剂的种类, 同时开展对混合 VOCs 消除机理的研究和探讨, 进而开发出能够对混合 VOCs 具有优异催化性能的复合催化剂是未来主要的研究方向。

  (5) 水蒸气的影响不能忽略, 仍然是一个挑战。考虑到 VOCs 的种类、催化剂的组分等其它较为复杂叠加因素, 水蒸气的影响机理亟待深入研究。

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