尖晶石型AFe2O4催化剂的制备及其催化燃烧甲苯的研究

摘要： 通过溶胶-凝胶-自蔓延燃烧法制备尖晶石型AFe2O4(A=Cu, Co, Ni, Mg, Zn)催化剂, 以甲苯为VOCs模拟气, 考察AFe2O4催化剂对VOCs的催化燃烧活性, 并采用XRD、N2吸附-脱附、SEM、TEM、H2-TPR、XPS对催化剂进行表征分析。结果表明: AFe2O4表现出较好的催化燃烧活性, 其中CuFe2O4的催化燃烧活性最佳, 起燃温度(T50)和完全燃烧温度(T90)分别为188℃、239℃。AFe2O4具有明显的片状尖晶石晶体, 并形成以介孔为主的多级孔结构, 该特点为催化剂提供了大量表面活性位。A位元素种类对其催化燃烧活性影响较大, 当A位元素为Cu时, Cu的H2还原峰面积远大于其他元素, H2还原温度仅为289℃, 表面亲电子氧和氧空位浓度占氧元素总量(Oele/O1S)的36%。CuFe2O4为片状反尖晶石晶型, 晶格体积仅为0.294 nm3, 并伴有CuO和α-Fe2O3物种。以介孔为主的多级孔结构、特有的片状反尖晶石晶型以及该晶型与CuO和α-Fe2O3的协同作用是CuFe2O4催化燃烧活性提高的主要原因。