甲苯催化氧化催化劑的研究進(jìn)展

雷 娟，王 爽，李晉平

(1.太原理工大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，太原 030024；2.太原工業(yè)學(xué)院 環(huán)境與安全工程系，太原 030008；3.氣體能源高效清潔利用山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，太原 030024)

揮發(fā)性有機(jī)物(volatile organic compounds,VOCs)主要來(lái)源于石化行業(yè)、機(jī)動(dòng)車尾氣、涂料、加油站泄漏、溶劑揮發(fā)等過(guò)程[1]。在氧化性較強(qiáng)的環(huán)境下，VOCs可轉(zhuǎn)化為顆粒物，如霧霾中的主要成分PM2.5，也可與氮氧化物發(fā)生反應(yīng)生成臭氧，而近兩年來(lái)臭氧也作為一種近地面的污染物受到了極大重視。作為細(xì)顆粒物PM2.5和臭氧的重要前驅(qū)體，VOCs的治理受到了廣泛的關(guān)注。在眾多VOCs中，甲苯不僅來(lái)源廣泛(為石油類行業(yè)、眾多有機(jī)化工行業(yè)、加油站及輕型汽油車尾氣的主要組成成分)，而且具有很高的臭氧生成潛勢(shì)[2]，因此甲苯常作為VOCs治理的主要污染物之一。

目前，常用的治理方法主要有吸附、直接燃燒、催化燃燒、生物降解等[3]。與其他技術(shù)相比，催化氧化可在較低溫度下將甲苯完全氧化為二氧化碳和水，具有操作溫度較低、無(wú)二次污染且去除徹底等優(yōu)勢(shì)，因此，催化氧化技術(shù)作為一種有效的去除甲苯的方法受到廣泛關(guān)注。該技術(shù)的關(guān)鍵在于研發(fā)具有低溫高效、高溫穩(wěn)定、成本相對(duì)較低的甲苯催化氧化催化劑。其中較多的研究集中于貴金屬催化劑和非貴金屬氧化物催化劑。

本文主要從催化劑種類、制備方法及性能等方面入手，對(duì)近年來(lái)對(duì)甲苯催化氧化催化劑的研究進(jìn)行了簡(jiǎn)要概述。分析各種催化劑的主要特點(diǎn)及存在問(wèn)題，并對(duì)未來(lái)甲苯催化氧化催化劑的發(fā)展趨勢(shì)做了一定展望。

1 貴金屬催化劑

1.1 活性中心

貴金屬主要指釕(Ru)、銠(Rh)、鈀(Pd)、鋨(Os)、銥(Ir)、銀(Ag)、金(Au)八種金屬元素。貴金屬催化劑由于具有較低的活化能和獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu)，對(duì)VOCs表現(xiàn)出較高的催化活性[4]。其中，常見(jiàn)的用于甲苯催化氧化的貴金屬催化劑有Pt，Pd，Au，Ru等。貴金屬對(duì)甲苯的催化氧化性能優(yōu)勢(shì)明顯，能在較低溫度(140～330 ℃)下將甲苯完全催化氧化為二氧化碳和水，但是高昂的價(jià)格限制了貴金屬的大規(guī)模應(yīng)用，且貴金屬的分散度常常是影響其催化活性一大主要因素。高的分散度不僅可以提高催化氧化活性，而且可以減少貴金屬的用量從而降低工業(yè)成本[5]。因此，常常將貴金屬負(fù)載在具有一定比表面積的載體上來(lái)實(shí)現(xiàn)較少用量和較高分散度。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)貴金屬作為活性組分的研究主要集中在催化劑載體的選擇和貴金屬負(fù)載方法上。

1.2 載體

載體不僅是貴金屬催化劑的支撐體，還可以起到分散貴金屬、穩(wěn)定化、傳熱和稀釋等作用，有的載體還可以作為助催化劑。有研究表明，載體的物理化學(xué)特性對(duì)催化劑的催化活性影響顯著。常用的載體有γ-Al2O3、SiO2、TiO2、CeO2、ZrO2、MgO、Fe2O3、分子篩、活性炭、整體式催化劑(如堇青石、泡沫鎳等)等。

1.2.1惰性載體

在上述載體中r-Al2O3、SiO2和分子篩是常見(jiàn)的“惰性載體”，這類載體與貴金屬之間不發(fā)生相互作用，只加大貴金屬的分散度，為催化反應(yīng)的活性中心提供更多的活性位點(diǎn)，對(duì)貴金屬催化氧化甲苯性能沒(méi)有影響。

李奔等[6]采用自組裝方法制備的Pd/r-Al2O3催化劑，PdO為主要的活性組分，高度分散在r-Al2O3載體表面，該催化劑在220 ℃下即可實(shí)現(xiàn)98%的甲苯轉(zhuǎn)化率，產(chǎn)物為CO2和H2O.WANG et al[7]以SiO2為載體，制備了負(fù)載雙金屬Pd-Pt的Pd-Pt/SiO2催化劑，結(jié)果表明，在制備過(guò)程中添加適量油酸可以顯著提高Pd和Pt在SiO2表面的分散度，從而提高其對(duì)甲苯的催化氧化性能，160 ℃下0.25%Pd-0.25%Pt/SiO2-OA即可將98%的甲苯完全氧化為二氧化碳和水。CHEN et al[8]把ZSM-5作為Pt的載體，催化氧化甲苯，研究發(fā)現(xiàn)Pt0為該催化氧化的活性中心，介孔沸石較大的比表面積可以提供更多的Pt0活性位點(diǎn)，且介孔可以提高傳質(zhì)速率，所以催化性能優(yōu)異，其中性能最佳的催化劑在165 ℃下可實(shí)現(xiàn)98%的甲苯轉(zhuǎn)化率。FU et al[9]以MCM-4為載體，研究了不同貴金屬(Pt，Pd及Pt-Pd合金)對(duì)甲苯催化氧化反應(yīng)的影響，結(jié)果表明Pt-Pd/MCM-41活性最好，在180 ℃時(shí)即可將甲苯完全氧化為CO2和H2O，因?yàn)镻t、Pd共摻雜使金屬顆粒變小，表面Pt(0)濃度變大，且一步合成的方法增強(qiáng)了催化劑的氧吸附能力和還原性能。

1.2.2活性載體

相對(duì)于γ-Al2O3、SiO2和分子篩等載體，TiO2，CeO2，ZrO2，MgO，F(xiàn)e2O3等金屬氧化物載體可以與貴金屬間發(fā)生相互作用，從而對(duì)甲苯催化氧化起到協(xié)同作用。因此可稱為“活性載體”。

PENG et al[10]分別制備了不同形貌的CeO2，并作為貴金屬Pt的載體，研究了其催化氧化甲苯的性能，發(fā)現(xiàn)Pt的負(fù)載可以提高CeO2的表面氧空位和還原性能，其中棒狀的催化劑還原性能最大，表面氧空位最多，因此表現(xiàn)出最好的甲苯催化氧化性能，90%甲苯轉(zhuǎn)化的溫度為150 ℃，產(chǎn)物為CO2和H2O.CARABINEIRO et al[11]將Au分別負(fù)載在CuO，F(xiàn)e2O3，La2O3，MgO，NiO，Y2O3上，研究了這些催化劑對(duì)甲苯的催化氧化效率，結(jié)果表明CuO和NiO載體的還原性能較大，表面金納米粒子較小，因而對(duì)甲苯表現(xiàn)出最優(yōu)的催化活性，分別在315 ℃和320 ℃將甲苯完全氧化為CO2和H2O。

1.2.3碳材料載體

工業(yè)有機(jī)廢氣中常常含有一定量水蒸氣，而在低溫催化氧化過(guò)程中，水蒸氣往往會(huì)促進(jìn)催化劑失活，導(dǎo)致其催化性能下降。碳材料，常見(jiàn)的有活性炭、碳?xì)饽z、碳纖維、碳納米管、石墨及石墨烯等，不僅擁有較大的比表面積，可以吸附甲苯，而且具有疏水性，用其作載體可利用其吸附作用對(duì)甲苯催化氧化起到協(xié)同作用，也可有效防止貴金屬催化劑在潮濕環(huán)境下的失活。

JOUNG et al[12]將Pt負(fù)載在碳納米管上(CNT)，研究了其對(duì)苯系物的催化氧化性能，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明30% Pt/CNT在109 ℃下即可將甲苯完全氧化，這歸功于多層碳納米管的吸附性能使催化劑表面苯系物濃度較高，從而有利于催化氧化。MALDONADO-HDAR et al[13]制備了一系列以碳?xì)饽z為載體的Pt基催化劑，用于催化氧化甲苯等VOCs氣體，發(fā)現(xiàn)甲苯等是通過(guò)吸附和催化氧化共同去除的。

1.2.4整體式催化劑

除上述載體外，由于大部分負(fù)載型貴金屬催化劑呈顆?；蚍勰顟B(tài)，在工業(yè)應(yīng)用上存在壓力降大、傳質(zhì)速率低及不易分離再生等缺陷，因此，近年來(lái)以具有較大比表面積的整體材料作為載體的催化劑也受到了廣泛的關(guān)注, 整體式催化劑的研究多集中于對(duì)堇青石等載體基底涂層的選擇及貴金屬與載體間結(jié)合的牢固程度的研究。

LI et al[5]等將石墨烯涂到堇青石表面作為Pd的載體，研究發(fā)現(xiàn)石墨烯可以牢固地結(jié)合在堇青石上并對(duì)甲苯有吸附作用，且對(duì)甲苯的催化氧化起到了重要作用，該整體式催化劑在260 ℃時(shí)對(duì)甲苯的轉(zhuǎn)化率達(dá)99%.CHEN et al[14]用蜂窩狀堇青石、網(wǎng)狀SiC、泡沫氧化鋁和磚塊為載體，將Pt/TiO2溶液噴涂到相應(yīng)載體上制備成整體式催化劑，研究發(fā)現(xiàn)Pt納米粒子負(fù)載在TiO2(101)晶面上，二者之間有強(qiáng)烈的相互作用，且Pt/TiO2高度分散在載體表面，所以在212 ℃下即實(shí)現(xiàn)了90%的甲苯轉(zhuǎn)化率。

1.3 貴金屬催化劑的制備方法

浸漬法是較為常見(jiàn)的貴金屬負(fù)載方法，即先合成納米狀的貴金屬粒子，再將固體狀態(tài)的載體浸漬到貴金屬懸浮液中，或?qū)⑤d體懸浮液與貴金屬懸浮液混合，通過(guò)后續(xù)的一系列處理得到負(fù)載型貴金屬催化劑。上述的眾多催化劑均通過(guò)浸漬法負(fù)載貴金屬[7,10-12]，此外還可采用原位合成、噴涂、沉積沉淀法、滴涂及電沉積等方法進(jìn)行貴金屬的負(fù)載。

李奔等[6]分別采用自組裝浸漬法和沉積沉淀法制備了Pd/γ-Al2O3催化劑，研究發(fā)現(xiàn)自組裝浸漬法制備的催化劑對(duì)甲苯的催化氧化性能比沉積沉淀法制備的催化劑優(yōu)越。CHEN et al[14]先利用水解作用和化學(xué)還原法合成了Pt/TiO2分散液，然后利用噴涂的方法將其負(fù)載到堇青石上制備成整體式催化劑，研究表明該催化劑對(duì)甲苯具有良好的催化活性和穩(wěn)定性，且Pt/TiO2和堇青石之間可以牢固結(jié)合。LI et al[15]將事先制備好的納米Pt分散液噴涂到FeCrAl纖維膜上，0.1%Pt/FeCrAl在空速為10 000 mL·h-1·g-1條件下將甲苯完全轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水，穩(wěn)定性良好。FU et al[9]利用原位合成的方法一步合成了Pt-Pd/MCM-41催化劑，研究結(jié)果表明其在180 ℃時(shí)即能將甲苯完全催化氧化，具有很好的催化性能。

2 非貴金屬氧化物

非貴金屬氧化物催化劑一般是指過(guò)渡金屬氧化物催化劑，常見(jiàn)的有Mn，Ce，Co，Ni，Cu等。與貴金屬催化劑相比價(jià)格低廉、高溫催化活性較好，同時(shí)具有良好的抗催化劑中毒能力及較高的穩(wěn)定性。因此，也被廣泛應(yīng)用于甲苯催化氧化的研究。

2.1 單一非貴金屬氧化物

2.1.1鈰基氧化物

鈰是地殼中含量最豐富的稀土元素。氧化鈰具有+4和+3價(jià)，有很強(qiáng)的氧化還原性能，具有較高的儲(chǔ)存和釋放氧的能力及氧移動(dòng)性能，鈰基催化劑有大量的氧空位，易與其他金屬產(chǎn)生強(qiáng)烈的相互作用，且Ce3+和Ce4+易相互轉(zhuǎn)換[16]，因而對(duì)甲苯等VOCs表現(xiàn)出較高的催化活性。

JOSE et al[17]用水熱法合成了棒狀和立方體狀的納米CeO2用于甲苯催化氧化，研究表明棒狀CeO2具有更高的比表面積和更多的表面缺陷，從而使其具有較高的催化活性，其中CeO2-nr-A在300 ℃下可實(shí)現(xiàn)甲苯的全部轉(zhuǎn)化。HU et al[18]用納米線自組裝成分層的微球CeO2，發(fā)現(xiàn)該催化劑比類似的無(wú)孔催化劑有更高的比表面積，且分層的孔狀結(jié)構(gòu)會(huì)提供更多的表面氧空位，因而表現(xiàn)出更好的甲苯催化氧化性能，在210 ℃下即可將90%的甲苯轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水。

2.1.2錳基氧化物

錳由于具有獨(dú)特的電子構(gòu)型而有多重可變價(jià)態(tài)(如+6和+7等)，其中+2，+3，+4價(jià)，都有其穩(wěn)定的氧化物存在。同時(shí)錳的氧化物又具有多種晶體結(jié)構(gòu)，如MnO，β-MnO2，γ-MnO2，α-Mn2O3，γ-Mn2O3，α-Mn3O4和Mn5O8等，基于優(yōu)異的氧儲(chǔ)存及氧流動(dòng)性能，錳氧化物往往表現(xiàn)出較高的低溫催化氧化活性。錳氧化物的催化活性主要取決于催化劑結(jié)構(gòu)、制備方法、比表面積、載體的性能及催化劑的氧化態(tài)等[19]。

LIAO et al[20]制備了一種空心多面體錳氧化物MnOx-hollow，且實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該催化劑對(duì)甲苯催化氧化有較高活性和穩(wěn)定性，在240 ℃時(shí)可將全部甲苯轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水，因?yàn)樵摯呋瘎┚哂锌招慕Y(jié)構(gòu)和高的活性氧含量和高的錳氧化態(tài)。SANG et al[21]將Mn負(fù)載到γ-Al2O3上，發(fā)現(xiàn)其對(duì)甲苯的催化氧化性能隨n(Mn3+)/n(Mn4+)的增高而增大，15%Mn/Al對(duì)甲苯的催化氧化活性最高，337 ℃下可實(shí)現(xiàn)90%的甲苯轉(zhuǎn)化為CO2和H2O，提高M(jìn)n的負(fù)載量也不能再提高催化活性，且會(huì)導(dǎo)致比表面積的下降和MnO2晶粒變大。廖銀念[22]等制備了棒狀、花球狀、八面體和顆粒狀四種錳氧化物，表征發(fā)現(xiàn)棒狀和花球狀含有MnO2和Mn2O3形態(tài)，而八面體和顆粒狀只含有Mn3O4一種晶型。其中，棒狀氧化錳對(duì)甲苯的催化活性最高，在176 ℃下即可將90%的甲苯轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水，這可能是基于棒狀氧化錳的較小直徑和較大比表面積可以提供更多的活性位點(diǎn)，同時(shí)其中存在的兩種晶相也可能會(huì)促進(jìn)其對(duì)甲苯的催化氧化。

2.1.3鈷基氧化物

鈷氧化物是催化氧化VOCs最有效的氧化物之一，因?yàn)镃o和O之間的鍵強(qiáng)較弱，且與氧的結(jié)合速率較高[23]。

FENG et al[24]將Co負(fù)載在Sr摻雜的CeO2載體上制備成催化劑，研究了其對(duì)甲苯的催化氧化性能，結(jié)果發(fā)現(xiàn)Sr的摻雜可以提高Co在CeO2表面的分散度，同時(shí)由于Co和Ce之間強(qiáng)烈的相互作用而表現(xiàn)出對(duì)甲苯良好的催化性能，Co/Sr-CeO2在235 ℃下可將甲苯分解為甲基和苯基化合物，在330 ℃下才可將其完全氧化為二氧化碳和水。ROKICINSKA et al[25]將Co負(fù)載到BEA沸石上，研究其對(duì)甲苯的催化氧化性能，結(jié)果表明Co在沸石表面主要有Co(II)氧化物團(tuán)簇和Co3O4兩種形態(tài)，其中Co3O4對(duì)甲苯的催化氧化起到了主要作用，在325 ℃下可以將甲苯完全催化氧化。其中SiBEACo7.0的催化產(chǎn)物為CO2和H2O，而HAlBEACo7.0的產(chǎn)物中含有0.1%的CO和0.4%的苯。

2.1.4鎳基氧化物

NiO由于具有p型半導(dǎo)體的性能且晶格中存在電子缺陷，因此對(duì)甲苯等VOCs也具有較高的催化活性[26]。JIANG et al[27]將NiO負(fù)載到N摻雜的碳納米管上，研究發(fā)現(xiàn)NiO/NCNT在248 ℃下即可將甲苯完全氧化，產(chǎn)物為CO2和H2O，催化活性較高。PARK et al[28]研究發(fā)現(xiàn)NiO/SiO2在干燥環(huán)境下350 ℃時(shí)可將甲苯完全氧化為CO2和H2O.

2.1.5銅基氧化物

氧化銅是另一種重要的催化氧化甲苯的催化劑，CuO中的晶格氧在催化氧化過(guò)程中起到了重要作用。其可單獨(dú)作為催化劑，也可負(fù)載于載體上作催化劑。

KIM et al[21]研究發(fā)現(xiàn)，在以γ-Al2O3為載體的一系列(Cu,Co,Ni和Fe)催化劑中，Cu/Al催化劑的晶格氧移動(dòng)性最高，所以Cu的催化活性最高，在363 ℃時(shí)可實(shí)現(xiàn)甲苯90%的轉(zhuǎn)化率。張璇等[29]合成了納米結(jié)構(gòu)的花狀CuO用于甲苯催化氧化，主要研究了合成條件對(duì)氧化銅形貌及催化氧化甲苯性能的影響，發(fā)現(xiàn)1 mol/L NaOH-2 h水熱時(shí)間下合成的CuO對(duì)甲苯展示出良好的催化活性、選擇性和使用壽命，在250 ℃以后可將甲苯完全氧化為二氧化碳。

與貴金屬催化劑相比，單一非貴金屬氧化物雖然具有眾多優(yōu)點(diǎn)，但是其催化活性依然不及貴金屬催化劑，90%或100%甲苯轉(zhuǎn)化溫度(170～370 ℃)明顯高于負(fù)載型貴金屬催化劑(140～330 ℃)。因此當(dāng)前的研究主要集中于通過(guò)不同制備方法、其他元素?fù)诫s或?qū)⑵湄?fù)載到不同載體上來(lái)改變催化劑的形貌和結(jié)構(gòu)等，使更多高活性晶面暴露，增加表面活性氧物種濃度，加速氧流動(dòng)性，以提高其催化活性[30]。

2.2 復(fù)合非貴金屬氧化物

盡管與貴金屬催化劑相比，非貴金屬氧化物存在眾多優(yōu)點(diǎn)，但是單一非貴金屬氧化物整體上的催化活性依然比貴金屬低，有研究表明，兩種或兩種以上非金屬氧化物之間可由于協(xié)同作用而提高催化氧化效率，因此復(fù)合非貴金屬氧化物也受到了廣泛關(guān)注[1]。

KIM et al[21]將Cu,Co,Ni和Fe分別與Mn制備成復(fù)合金屬氧化物，并將其負(fù)載到r-Al2O3上，研究了該類催化劑催化氧化甲苯的性能，結(jié)果表明，Cu,Co,Ni和Mn結(jié)合形成的復(fù)合金屬氧化物的催化性能較單一的均有明顯提高，其中5 Cu-15 Mn/Al在310 ℃時(shí)可實(shí)現(xiàn)甲苯90%的轉(zhuǎn)化率，比單一的Mn氧化物降低了27 ℃。CARABINEIROA et al[31]用模板法和蒸發(fā)法分別合成了Ce-Co和La-Co復(fù)合金屬氧化物，在研究其催化氧化甲苯性能的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)：復(fù)合金屬氧化物的催化活性與對(duì)應(yīng)的單一金屬氧化物相比有明顯的優(yōu)勢(shì)，Ce或La與Co之間有強(qiáng)烈的相互作用，導(dǎo)致氧化物相在二元體系中的精細(xì)分散，從而使催化劑的比表面積和還原性能提升，其中用模板法制備的Ce-Co復(fù)合催化劑可在250 ℃時(shí)將甲苯完全分解為CO2和H2O，與單金屬氧化物相比溫度降低了約70 ℃.此外，還有NiO/TiO2/SiO2[28]、Cu/Mn/Ce三元氧化物催化劑[32]，Mn-Co[33]，這些復(fù)合氧化物均是由于兩物種相互之間的協(xié)同作用對(duì)甲苯表現(xiàn)出較好的催化性能。

綜上可看出，復(fù)合金屬氧化物與單一金屬氧化物相比，能在較低溫度下將甲苯催化氧化為二氧化碳和水。

2.3 特定結(jié)構(gòu)非貴金屬氧化物

2.3.1鈣鈦礦氧化物

常見(jiàn)的鈣鈦礦型化合物有LaCoO3，LaFeO3和LaMnO3等，其結(jié)構(gòu)通式為ABO3，A多為鑭等稀土金屬，具有四面體型結(jié)構(gòu)，B多為Co，Ti，Mn，F(xiàn)e等過(guò)渡金屬離子，具有八面體型結(jié)構(gòu)。其中A，B位點(diǎn)可由其他離子部分取代，從而改變A，B位點(diǎn)的氧化態(tài)或氧空位，產(chǎn)生更多的晶格缺陷，也可將有類似結(jié)構(gòu)性能的金屬離子摻雜其中，不影響鈣鈦礦的結(jié)構(gòu)特性。目前，對(duì)鈣鈦礦氧化物催化氧化甲苯的研究也多集中于這些方面[36]。

TARJOMANNEJAD et al[37]利用溶膠凝膠法合成了LaMn1-xBxO3(B=Cu,Fe,x=0,0.3,0.7) 和La0.8A0.2Mn0.3B0.7O3(A=Sr,Ce and B=Cu,Fe)兩種鈣鈦礦氧化物用于甲苯的催化氧化，研究表明這兩種催化劑對(duì)甲苯都有較高的催化活性，Sr和Ce對(duì)A點(diǎn)位的替代可以提高催化劑的催化活性。其中La0.8Ce0.2Mn0.3Fe0.7O3對(duì)甲苯的催化活性最高，可在200 ℃時(shí)將甲苯完全轉(zhuǎn)化。

2.3.2尖晶石氧化物

尖晶石氧化物的結(jié)構(gòu)通式為AB2O4，是另一類常見(jiàn)的具有特殊結(jié)構(gòu)型的非貴金屬氧化物催化劑，與鈣鈦礦類似，尖晶石結(jié)構(gòu)中的A、B位也可由其他離子部分取代，或?qū)⒂蓄愃平Y(jié)構(gòu)性能的金屬離子摻雜其中來(lái)改性催化劑，以獲得更高的催化氧化性能。Fe，Mn，Cr，Cu，Co，Zn等金屬常被用于取代或摻雜進(jìn)入尖晶石結(jié)構(gòu)，充當(dāng)尖晶石氧化物的活性組分，目前的研究也多集中于這些方面[36]。

HOSSEINI[38]通過(guò)溶膠凝膠、共沉淀和pechini三種方法制備了ZnCr2O4尖晶石化合物，研究了其對(duì)甲苯的催化氧化性能。結(jié)果表明利用pechini法制備的催化劑表現(xiàn)出最高的催化性能，在250 ℃下可以將甲苯完全氧化。

具有特定結(jié)構(gòu)的非金屬氧化物雖可以通過(guò)取代或摻雜不同金屬離子來(lái)改變其對(duì)甲苯的催化氧化性能，但其整體的催化氧化效率不及貴金屬或金屬氧化物催化劑，將90%或100%的甲苯催化氧化為二氧化碳通常需要在200～350 ℃溫度下方可實(shí)現(xiàn)。

3 總結(jié)與展望

作為細(xì)顆粒物PM2.5和臭氧的重要前驅(qū)體，以甲苯為典型代表的VOCs的治理受到了廣泛的關(guān)注，在眾多的治理技術(shù)中，催化氧化由于低溫高效、去除徹底等優(yōu)勢(shì)而成為研究熱點(diǎn)，催化劑的研發(fā)是其中的重點(diǎn)工作。甲苯的催化氧化催化劑可分為貴金屬催化劑和非貴金屬氧化物催化劑兩大類。對(duì)貴金屬催化劑的研究主要集中于載體的選擇和貴金屬的負(fù)載方式上，通過(guò)對(duì)不同種類或同一種類不同形貌催化劑的選擇及改變負(fù)載方式等方法，提高貴金屬催化劑的催化性能及穩(wěn)定性。而對(duì)非貴金屬氧化物的研究主要集中在不同金屬之間的復(fù)合、其他元素的摻雜、不同制備方法等對(duì)催化活性的影響方面，其目的都在于如何提高催化活性和穩(wěn)定性等。但整體上，對(duì)甲苯的催化氧化效率而言，貴金屬催化劑效果最佳，非貴金屬氧化物次之，其中有些復(fù)合非貴金屬氧化物催化性能可達(dá)貴金屬催化劑效果，而尖晶石和鈣鈦礦等具有特殊結(jié)構(gòu)的非貴金屬氧化物對(duì)甲苯的催化效果不十分突出。

近年來(lái)關(guān)于甲苯催化氧化的研究取得了很大的進(jìn)展，但是多偏向于單純追求高活性的研究，而未考慮工業(yè)應(yīng)用的實(shí)際情況，如工業(yè)VOCs成分復(fù)雜，且含有硫、氯及水蒸氣等易引起催化劑中毒的成分。因此后續(xù)的研究在進(jìn)一步提高催化劑活性和穩(wěn)定性的同時(shí)，應(yīng)考慮對(duì)甲苯及其他VOCs混合氣體的催化氧化處理，研發(fā)混合氣體的高效催化氧化催化劑，提高催化劑的抗中毒性能，開(kāi)發(fā)綠色高效可應(yīng)用的催化劑。