CrMnTi-F催化剂的光热协同降解甲苯机理研究及性能优化

《Journal of Environmental Chemical Engineering》：Preparation of CrMnTi catalysts and mechanistic study on their photothermal synergistic degradation of toluene

本文推荐了一种通过"溶剂热-煅烧"双模式策略合成的CrMnTi-F催化剂，该催化剂在紫外光（365 nm）与热能协同作用下可高效降解甲苯。研究证实紫外光通过加速电子转移促进氧空位形成，驱动表面吸附O2和H2O生成活性自由基（?OH和?O2-），显著提升VOCs（挥发性有机物）降解效率，为光热协同催化技术工业化应用提供新思路。

　　

^{化学试剂与材料}

实验使用以下分析纯试剂（购自麦克林），无需进一步纯化：Cr(NO₃)₃·9H₂O、KOH、50% Mn(NO₃)₂水溶液、甲醇、对苯二甲酸、钛酸四丁酯、N,N-二甲基甲酰胺（DMF）、乙醇、蒸馏水。

^{光热协同催化性能}

为探究三种方法制备的CrMnTi催化剂对甲苯光热协同降解性能的影响，本研究建立了两组平行实验系统。两组系统反应条件完全相同，唯一区别在于"是否接受紫外光照射"。以初始浓度1000 ppm的甲苯作为目标污染物，催化剂用量...

^{反应路径与催化机理}

采用原位红外（DRIFTS）方法探究了甲苯在CrMnTi-F催化剂上不同温度下的氧化性能，并通过降解路径分析全面解析催化过程。首先将CrMnTi-F催化剂在200℃ N₂环境中预处理1.5小时，随后降至室温。图13展示了CrMnTi-F催化剂在...

^结论

本研究通过煅烧法、溶剂热法和共沉淀法制备了三种CrMnTi催化剂，系统评价了它们对甲苯降解的光热协同催化性能。其中采用"溶剂热-煅烧"双模式策略结合后续煅烧合成的CrMnTi-F催化剂表现出最优的催化活性和稳定性。在365 nm紫外光与热量的协同作用下，该催化剂将...