摘 要

本论文以50% Mn(NO₃)₂、N,N-二甲基甲酰胺、1,3,5-均三苯甲酸为原料合成Mn-MOF，再以制得的Mn-MOF为模板，Ce(NO₃)₃•6H₂O为原材料合成MnCeO_x催化剂，并且以制得的催化剂为原材料进行关于催化燃烧甲苯的性能研究，及催化剂随时间和温度的变化。经过实验得到的结果：MOF模板法可顺利制得MnCeO_x催化剂，并且催化剂对于甲苯和二甲苯的催化燃烧具有良好的活性，对甲苯催化燃烧的催化效率在240℃左右高达95%以上，催化剂的稳定性受温度和时间的影响。

关键词：甲苯 二甲苯 MOF模板 MnCeO_x 催化剂

Preparation of MnCeO_x Catalyst by MOF Template and Catalytic Performance of Toluene

Abstract

In this paper, Mn-MOF was synthesized from Mn (NO₃) ₂, C₃H₇NO and C₉H₆O₆ as materials,And then the MnCeO_x catalyst was synthesized by using Mn-MOF as template and Ce (NO₃) ₃ • 6H₂O as raw materials. The prepared catalyst was used as raw material to study the performance of catalytic combustion of toluene.At the same time, we could look the catalyst’s change when time and temperature changed.The results obtained through the experiment:The MnCeO_x catalyst can be successfully prepared by MOF template method.When talked about the catalytic combustion of toluene and xylene ,the catalyst had good activity. and the catalytic efficiency of toluene catalytic combustion is about 240 ℃ above 95%.The stability of the catalyst is affected by temperature and time.

Key word:Toluene;Xylene;MOF template;MnCeO_x;Catalyst

目 录

摘 要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

第一章 概述 1

1.1 有机废弃物VOCs 1

1.1.1 VOCs的定义 1

1.1.2 VOCs的来源 1

1.1.3 VOCs的种类 2

1.1.4 VOCs的危害 2

1.2处理VOCs的方法 2

1.2.1吸附法 2

1.2.2吸收法 3

1.2.3冷凝法 3

1.2.4膜分离法 3

1.2.5燃烧法 4

1.2.6光催化氧化法 4

1.2.7生物降解法 5

1.2.8低温等离子体法 5

1.3 VOCs催化燃烧技术 5

1.3.1 催化燃烧技术的基本原理 5

1.3.2 催化燃烧技术的流程 6

1.3.3 催化燃烧技术的特点 6

1.4 催化燃烧中的催化剂 7

1.4.1 催化剂的介绍 7

1.4.2 催化剂的活性成分 7

1.4.3 催化剂的载体及负载方式 8

1.4.4 催化剂的制备 9

1.5 课题的研究内容 10

第二章 实验部分 11

2.1 实验仪器与化学试剂 11

2.1.1 实验仪器 11

2.1.2 化学试剂 11

2.2 催化剂制备 12

2.3 催化剂活性评价 12

2.4 催化剂的表征 12

第三章 结果与讨论 13

3.1 MOF模板法制备的催化剂催化甲苯的性能 13

3.2 MOF模板法制备的催化剂催化二甲苯的性能 13

3.3 催化剂稳定性测试 14

3.4 SEM 15

第四章 结论与展望 16

4.1 结论 16

4.2 展望 16

参考文献 18

致 谢 20

第一章 概述

1.1 有机废弃物VOCs

1.1.1 VOCs的定义

如今的大气中含有很多的VOCs（Volatile organic compounds），它的物理性质是在标况下，具有较小的分子量，并且此时的蒸气压较高而沸点却相对较低，故当处于常温下时易于挥发。世界卫生组织（WHO）于1989年针对于此提出了一个定义，这类有机物在常压、温度比室温更低时，沸点会处于50-260℃^[1]，我们通常可以在常温下的空气中发现这种有机物的蒸汽，而这类物质的饱和蒸气压在室温时一般都会超过133.32p^[2-4]。

1.1.2 VOCs的来源

据统计目前被全球认为人为源VOCs排出量最多的是交通运输，其次为溶剂使用^[5]。

1. 大气中的来源 常见大气中VOCs的来源一般有室外和室内，室外的来源种类相对较多，如工业生产（其中又囊括了石油化工、制药行业、包装印刷以及电子行业等^[6]），燃料的燃烧中和交通运输中所排放的工业废气及汽车尾气，还有其所产生的光化学污染，这一类污染的来源大部分源自于人类的发展，为提高人类的生活水平质量，似乎不可避免的会造成一定的污染；室内的起源一般是因为人们的生活排放的，比如天然气的燃烧、家用还有人体本身的排放等。

（2）水体中的来源 人为源、天然源这两种来源一般被看做是水体中VOCs来源种类。其中作为人为源的企业所排放的废水、废气则是最为主要的；所谓的天然源通常指水中所含的腐殖酸、富里酸等，此外还含有因藻类代谢所产生的卤代烃（经加氯消毒产生）。

1. 土壤中的来源 通常情况下土壤中的VOCs来源如同水体内也分为天然源和人为源。如大家所了解的，人类在发展的过程中所使用的材料经生产过程后会产生许多的VOCs，如石油、燃料、溶剂等在工业中的使用。天然源排放不可控，如植物释放等。

这些VOCs的来源大部分是由于人类的生活发展和自然的排放，似乎是不可避免的对人类和环境造成危害，因此需要找到合理的处理VOCs的方法，以尽量减少因发展需要而产生的对人类和自然的威胁。

1.1.3 VOCs的种类