Cu-Mn催化剂上聚酯废气的催化燃烧

Cu-Mn催化剂上聚酯废气的催化燃烧

一、聚酯废气在Cu-Mn催化剂上的催化燃烧(论文文献综述)

徐月[1](2021)在《Cu-Mn催化剂的构建及其甲苯催化氧化性能研究》文中认为挥发性有机化合物(VOCs)是雾霾和有机气溶胶污染形成的重要前体,对人体健康和环境有很大的危害。因此,开发有效的VOCs降解技术显得十分关键和迫切。催化氧化法由于具有能耗低、去除能力强、二次污染小等优点,被普遍认为是一种很有前景的VOCs控制方法。相比于贵金属催化剂,过渡金属氧化物具有成本低、资源丰富等优点,是一种很有前途的催化剂,但提升其低温催化氧化性能仍是研究的难点。锰基催化剂由于具有能够促进电子转移的Mn3+和Mn4+之间的双交换行为,从而具有优异的催化性能。另一方面,从反应机理来看,VOCs在过渡金属氧化物上的催化氧化遵循Mars-van-Krevelen机理,即VOCs首先被金属氧化物的表面晶格氧氧化,然后体相晶格氧转移到表面参与反应,当引入气相氧时,金属氧化物被重新氧化。而在这一过程中,氧空位作为氧循环和催化反应的主要活性中心,不仅增加了反应物在催化剂上的吸附,而且促进了催化剂中氧物种的迁移和活化。本论文分别采用共沉淀法制备了一系列铜锰尖晶石,采用水热法和尿素固相反应法制备了一系列铜锰复合氧化物应用于甲苯氧化,并探讨了氧空位对甲苯催化活性的影响。具体的研究内容和结果如下:1.采用共沉淀法,通过调节煅烧温度制备了一系列Cu1.5Mn1.5O4尖晶石(CM-T,T=300,400,500和600)。通过表征以及活性测试发现,随着煅烧温度的升高,催化剂的结晶度会越来越好。而在最低温度300℃下煅烧制备的催化剂拥有最小的晶粒尺寸,最大的比表面积以及最高浓度的Cu2+、Mn3+和表面吸附氧,说明该催化剂的氧空位含量更高。这导致了金属氧键变弱,可还原性变强,具有更多的活性氧物种,且可以在更低的温度下与甲苯发生反应。CM-300催化剂可以在240℃实现对甲苯的完全转化。2.通过水热法合成Cu-Mn复合氧化物催化剂(CM),然后通过尿素固相反应处理改性得到CM-X催化剂(X=2,4,6,其中X为尿素/CM催化剂的重量比)。研究发现,通过调节尿素与CM的比例可有效调节复合氧化物中的氧空位浓度。随着尿素投加量的增大,催化剂的比表面积和氧空位浓度先增大后降低,并且在CM-4样品中达到最大。而大量氧空位的存在,会导致表面吸附氧物种的含量增加,晶格氧迁移能力强,提高了催化剂的还原性和氧物种活性。因此,CM-4催化剂对甲苯氧化表现出了优良的催化活性(T100=215℃)和稳定性。并且通过原位红外实验发现,甲苯在CM-4催化剂上是通过苯甲醇-苯甲酸-酸酐反应途径进行氧化的。

宁轲[2](2020)在《蜂窝状堇青石基催化剂负载牢固度提高及微波催化燃烧VOCs特性研究》文中进行了进一步梳理挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds,VOCs)对大气环境和人体健康有着巨大的毒害作用,微波催化燃烧作为VOCs治理的一种新技术具有反应条件温和、降解和矿化效率高、设备投资及运行费用合理等优点而受到了环境领域研究者的青睐。催化剂是催化燃烧技术的核心,目前以等体积浸渍法制备的催化剂,因长时间运行中气流的冲刷、高温反应条件及催化剂装卸等因素而使得活性组分在载体表面易脱落,活性组分的脱落在一定程度上影响着催化剂的活性和稳定性,会大大降低催化剂的使用寿命。针对整体式催化剂活性组分易脱落问题,本文采用不同酸碱溶液在常温和高温两种条件下分别对蜂窝状堇青石(CH)载体进行预处理,通过加入多种助剂来提高活性组分的附着牢固度,通过微波催化燃烧典型VOCs-甲苯和企业实际VOCs废气来考察催化剂的吸波性能、催化活性、矿化性能和稳定性,同时对高牢固度催化剂进行SEM、BET、XRD等表征分析。试验研究基础上,得出如下结果:(1)常温下采用10%盐酸对载体进行酸蚀处理,当m硅溶胶/m吸水量=0.125时催化剂可获得最佳牢固度,活性组分脱落率(0.0165%)远远低于对照组催化剂(0.950%),m拟薄水铝石/m吸水量=0.12时也具有较低的脱落率(0.0258%),助剂的添加不同程度地提高了活性组分负载的牢固度;(2)活性组分有着优良的吸波性能,相比Cu-Mn-Ce(拟薄水铝石)/CH催化剂,Cu-Mn-Ce(硅溶胶)/CH催化剂具有更高的催化活性和低温活性,进气浓度1000mg/m3、进气量0.12m3/h,微波功率200W和床层温度350℃条件下,对甲苯废气的微波催化燃烧降解率和矿化率分别为98.9%和87.9%,连续实验43h后,催化剂活性保持稳定,活性组分脱落率(0.0328%)低于对照组催化剂(0.363%);(3)结合催化剂表征测试,分析认为硅溶胶的添加使得活性组分高度分散并增强了活性组分与载体之间的物理作用力,生成的硅氧烷化学键极大提高了活性组分的附着牢固度,从而延长了催化剂的使用寿命,催化剂表面更多的尖晶石类活性物质和铜锰固溶物很好地保证了催化剂的活性与稳定性;(4)将高牢固度催化剂应用于企业现场中试试验,发现当达到起燃温度后即可依靠燃烧反应放出的热量作为维持催化剂床层温度的热源,床层温度是影响催化剂活性的决定性因素,实际多组分VOCs废气的T90为450℃左右。固定催化剂体积0.33m3,当进气量由440m3/h增加至982m3/h后VOCs仍可保持90%以上的降解率。论文研究对微波热催化剂强化负载策略进行了有效的尝试,并将其应用于催化燃烧VOCs领域后催化降解和矿化效果良好,为高活性、长寿命催化剂的制备奠定了一定的理论基础,为进一步的中试试验及后续的应用研究提供了技术支持。

杨宇[3](2020)在《储油罐VOCs催化燃烧催化剂的制备与性能研究》文中研究说明易挥发性有机物(VOCs)的排放治理是目前我国污染防治攻坚战的重要内容之一,同时也是国家大气污染防治计划的一项重要内容。VOCs的排放既可以加重PM 2.5大气污染,同时还会对人体造成直接伤害。随着经济的不断发展,我国石油炼化行业的加工量快速增加,2019年我国全年的原油加工总量约为6.52亿吨,这使得我国石油炼化行业VOCs的排放量也不断增大。目前我国石油炼化行业VOCs年排放量约占全国VOCs年总排放量的15.5%。因此,减少石油炼化行业的VOCs排放量已成为石油炼化行业日常生产中的重要任务。储油罐VOCs的排放是炼油厂无组织VOCs的主要排放源,消除储油罐VOCs以减少储油罐VOCs排放量迫在眉睫。催化燃烧法因其经济有效的特点广泛应用于治理VOCs污染领域。催化燃烧法治理VOCs污染的技术核心是催化剂,催化剂的催化燃烧活性及稳定性不仅直接影响VOCs的治理效果,还直接影响该方法的应用成本。因此,高活性、高稳定性及低成本催化燃烧催化剂的制备成为了目前科研工作者们研究的热点。本研究致力于高活性、高稳定性及低成本催化燃烧催化剂的研发。苯系物是储油罐VOCs中最难消除的有机物组分,储油罐VOCs中的苯系物主要以甲苯为主。因此,首先使用甲苯作为模型反应物筛选出了最佳匹配性的贵金属活性组分Pd-Pt,并对其催化反应活性稳定性及催化燃烧储油罐VOCs模拟气等性能进行了测试。研究发现添加少量助金属Pt可以增加Pd物质的分散度和活性氧物质供应性能,助金属Pt的添加还可以适当调节催化剂表面酸性,有利于提升催化剂催化燃烧储油罐VOCs的活性及抗积碳性能。进一步对提升Pd-Pt基催化燃烧催化剂抗积碳性能进行了研究,发现所制备的Pd-Pt基催化剂在催化燃烧低浓度甲苯过程中,甲苯在催化剂酸性中心上反应生成稠环芳烃不是导致催化剂积碳的关键因素,催化剂积碳主要是由甲苯催化燃烧过程中产生的CO在贵金属Pd0相上发生歧化反应产生积碳引起的;研究还发现碱性氧化物K2O会降低贵金属Pd活性组分的活性氧物质供应性能,并且K2O还会促进贵金Pd0相的生成,从而降低Pd-Pt基催化燃烧催化剂的抗积碳性能;储氧材料Ce O2会提升贵金属Pd活性组分的活性氧物质供应性能和催化剂中Pd O相的含量,从而提升Pd-Pt基催化燃烧催化剂的抗积碳性能。在Pd-Pt基催化燃烧催化剂抗SO2中毒性能研究中,发现添加少量助金属Pt可以降低贵金属Pd活性组分对SOX的吸附能力,同时还可以防止贵金属Pd活性组分与SOX反应;研究还发现使用介孔载体负载MgO优先吸附SOX可以进一步保护贵金属Pd活性组分,从而进一步提升催化剂的抗SO2中毒性能,同时MgO使生成的硫酸盐物质也高度分散在催化剂表面,降低了硫酸盐物质的热分解温度,有利于催化剂焙烧再生,再生脱硫后的催化燃烧催化剂性能良好。本研究最后通过贵金属活性组分与非贵金属氧化物组分协同催化的方法降低了贵金属活性组分负载量。通过研究发现贵金属Pd-Pt活性组分与铜锰复合氧化物组分联合使用所制备的催化燃烧催化剂具有良好的催化性能。使用储氧材料Ce O2部分取代铜锰复合氧化物可以进一步提升催化剂的催化性能。最后将成型的催化燃烧催化剂与现有商业化催化燃烧催化剂进行了对比研究,对比研究结果显示本文中所制备的Pd-Pt/MgO/4.4Cu1Mn1OX/1Ce O2/γ-Al2O3催化燃烧催化剂具有更加良好的储油罐VOCs催化燃烧性能,且该催化剂制备方法简单易行,具有良好的工业化前景。

苗隆鑫[4](2020)在《超重力法制备分子筛负载型催化剂及催化燃烧VOCs》文中认为挥发性有机化合物(VOCs)作为空气污染的主要来源已引起全世界的广泛关注,消除VOCs常见的方法有吸附、吸收、冷凝、催化燃烧、膜分离等,由于催化燃烧具有效率高、能耗低且无二次污染等优点,被认为是消除VOCs较为有效的方法。为此,催化燃烧催化剂的制备引起人们更多的关注。催化燃烧关键在于催化剂催化活性,其活性除涉及到催化活性组分等因素外,也受催化剂的制备方法与技术影响。超重力技术可用于液固吸附过程强化活性组分与载体之间的传质作用并使活性组分溶液分散均匀。考虑到制备方法的影响以及载体与活性组分的吸附过程,基于超重力技术的优点,采用超重力技术制备CuMn/ZSM-5-Higee催化剂,对比普通浸渍法制备的CuMn/ZSM-5-Traditional,考察不同方法制备的催化剂的催化活性。研究结果表明:CuMn/ZSM-5-Higee相比CuMn/ZSM-5-Traditional具有更好的催化活性,在270℃时,对甲苯转化率即达98%。超重力技术制备的负载型催化剂活性组分负载量较高,分散性较好,具有更好的低温催化活性。随着旋转填料床超重力因子的增大,活性组分负载量逐渐增多;随着活性组分流量增大,活性组分负载量先增多后减少;这归因于超重力场强化了活性组分与ZSM-5之间的传质,极大提升了活性组分在载体上的分散性及负载量,提升了ZSM-5孔结构的利用率。为进一步开发制备具有高效催化活性的催化剂,依据经济效益、低温催化氧化原则,通过超重力技术制备三元复合氧化物催化剂CuMnCe/ZSM-5-Higee,考察三元复合金属氧化物催化剂的催化活性。研究结果表明:三元复合金属氧化物催化剂CuMnCe/ZSM-5-Higee较二元复合金属氧化物催化剂CuMn/ZSM-5-Higee具有更好的催化活性,在250℃时,对甲苯转化率即达98%。实验采用BET、XRD、SEM、XPS、H2-TPR等对催化剂进行表征,结果表明:三元复合金属氧化物催化剂CuMnCe/ZSM-5-Higee形成了铈基固溶体和Cu-Mn复合氧化物活性相,铈基固溶体具有非常丰富的氧缺陷位,是催化剂的供氧中心,Cu-Mn复合氧化物活性相是催化剂氧化中心,从而促进了催化氧化过程,有利于甲苯的低温催化氧化。本文利用CuMn/ZSM-5-Higee催化剂,考察了甲苯浓度及氧气含量对催化甲苯反应过程的影响,结果表明:当甲苯浓度过高时,催化剂的催化效率降低;随着氧气含量的增高,CuMn/ZSM-5-Higee催化剂对甲苯转化率不断增大,当氧气含量达到一定值时,甲苯转化率趋于稳定;催化剂的催化活性随反应空速的增大而逐渐降低,CuMn/ZSM-5-Higee催化剂催化活性仅出现些许下降,说明超重力技术制备的CuMn/ZSM-5-Higee拥有宽泛的空速范围。本文系统的研究了超重力技术制备催化剂的催化活性及超重力技术制备三元复合氧化物催化剂的催化活性及其物性参数分析,并探讨了催化燃烧甲苯过程的影响因素的影响规律。这一研究为消除VOCs技术的工业化提供了技术支持。

邱鹏志[5](2020)在《铜基催化燃烧催化剂的制备、改性及性能的研究》文中提出21世纪经济迅速发展,对环境的破坏也日益凸显,挥发性有机化合物已经成为了我国大气的主要污染物之一,我国已经连续出台各种规章制度来限制其排放,因此其去除方法的探究也逐渐成为科研人员关注的热点。目前常见的去除方法有吸收法、吸附法、膜分离法、生物降解法、高温燃烧法,催化燃烧法等等,其中催化燃烧法因其相对去除效率较高,二次污染少,操作方式简便得到了广泛关注。但是在现有的催化剂中,贵金属催化剂往往成本较高,工业化困难,过渡金属催化剂的去除效率则需要进一步提高。因此,开发一种去除效率高、成本低廉的催化剂具有重大意义。本文基于此,通过共沉淀-捏合法制备了一系列不同载体铜基催化剂,所用载体包括Al2O3、TiO2、MgO、SiO2、CeO2,根据不同载体的性质,在甲苯的催化燃烧实验中表现出了不同的活性,筛选出最优的催化剂为CuO/Al2O3。然后,对CuO的负载量进行了研究,其中性能最好的是CuO(20%)/Al2O3。此外,催化剂的性能仍有一定的提升潜力,为了制备出催化剂的活性更好的催化剂,又对催化剂进行了铈掺杂改性,研究中CuO/Ce7Al93Oy表现出了最优良的催化燃烧活性,在255℃下,对进料浓度1000ppm的甲苯达到了90%的降解效率。通过系列表征方法对催化剂进行了研究发现,在掺杂量合适的情况下,Ce掺杂可明显改善催化剂性质,促进表面活性组分的分散,增加催化表面吸附氧,有益于催化燃烧活性。同时,为了实际应用作参考,本文还对所制备的催化剂用其他底物进行了普适性测试,其中包括苯、二甲苯、三甲苯、环己烷、正己烷,均在较低的温度下达到了完全燃烧。然后对催化剂进行了寿命测试,在T90下工作50h活性没有出现明显的下降,证明其稳定性良好。

康建东[6](2020)在《铜基催化剂氧化低浓度甲烷的反应动力学及性能调控》文中提出甲烷体积浓度在0.5-3%的低浓度甲烷广泛存在矿井煤层气、化工废气中,大部分低浓度甲烷由于处理难度大而直接排放到大气中,加剧了温室效应。低浓度甲烷催化燃烧技术对于减缓温室效应、节能减排以及缓解能源危机具有非常重要的意义。以Cu基为代表的过渡金属催化剂由于具有较好的反应活性和经济性,使其在低浓度甲烷燃烧利用的催化剂中受到越来越多的关注,但是低浓度甲烷在以Cu基为代表的过渡金属催化剂上的反应路径、本征反应动力学、催化剂金属-金属相互作用对其反应性能的调控机制、杂质气体对催化反应性能的影响等因素,对提升与低浓度甲烷反应活性及效率有重要影响,需进一步深入研究。本文针对以上问题展开研究,具有非常重要的学术意义和研究价值。本文采用实验研究、理论分析和量子化学模拟相结合的方法,开展了Cu基催化剂氧化低浓度甲烷的催化性能、反应动力学及反应性能调控研究。首先,利用密度泛函理论(DFT)研究了Cu基催化剂上甲烷脱氢过程C-H键断裂机理和氧化过程中C-O键形成机理及其速控步,得到主要反应路径,为后续助剂改性Cu基催化剂的催化性能调控提供理论指导。其次,实验研究了低浓度甲烷在Cu基催化剂上的催化燃烧特性以及稳定性,并构建了两种不同类型的本征动力学模型。再次,将Mn、Fe、La、Ce、Pd作为金属助剂对Cu基催化剂的催化燃烧特性进行分析,并从金属—金属相互作用、氧物种和晶粒分散度等角度探讨了Mn-Ce助剂的对Cu基催化性能的调控作用。最后,研究了Cu基催化剂对杂质气体(SO2和水蒸气)的耐受性以及再生性能,阐明了SO2和水蒸气作用下催化剂失活的根本原因,以及Ni助剂和间歇吹扫对Cu基催化性能的调控作用。本文的主要研究成果如下:(1)利用密度泛函理论(DFT)阐明了甲烷Cu基催化燃烧过程脱氢和氧化反应机理,并获得了主要反应路径。甲烷在Cu基催化剂上第一步脱氢生成CH3-Cu-H,在整个反应过程中活化能最高(Ea=492.15 k J/mol),吸热量最少(Er=81.99 k J/mol),是整个反应过程的速控步。随后脱氢生成CH-Cu-H需要的活化能较高,因此反应发生非常困难,主要在CH2(s)处发生氧化,CH2(s)首先氧化成HCHO,然后氧化为CHO,继续氧化为CO(Ea=10.74 k J/mol,Er=-12.04 k J/mol),CO最终氧化成CO2的路径为:CO(s)+OH(s)→CO2+H(s),该反应的活化能较低(Ea=90.67 k J/mol),放出热量为111.85 k J/mol,反应较容易发生。Cu基催化剂上低浓度甲烷催化燃烧的主反应路径为:CH4→CH3→CH2→HCHO→CHO→CO→CO2,速控步为:CH4+Cu→CH 3Cu+H。(2)研究获得了低浓度甲烷在Cu基催化剂上催化燃烧特性和反应稳定性,并建立本征反应动力学模型。Cu负载量为10 wt.%,反应空速为10000 ml/(g×h)的反应条件甲烷转化率最高,Cu/Al2O3催化剂的催化活性最佳。对10Cu/Al2O3催化剂进行稳定性测,研究发现2-7 h时催化活性波动较大,7-12 h催化活性较为平稳,10Cu/Al2O3催化剂整体的稳定性良好,未发现大范围失活。高温有利于催化剂的稳定性,这是由于覆盖在Cu基催化剂表面的吸附物在高温时解吸附的过程更快,催化剂表面更多的活性位显露出来继续进行催化反应。由本征动力学研究可知,双曲型模型的计算精度较高,幂级数型模型参数较少且便于计算。(3)从金属-金属/载体相互作用、氧物种和分散度等方面揭示了Mn/Ce助剂对Cu基催化剂对低浓度甲烷催化燃烧特性的调控作用。Mn助剂提高了低温(450-600°C)催化活性,与500°C下的10Cu/Al2O3相比,3Mn-10Cu/Al2O3的CH4转化率提高了7%。这归因于Cu-Mn之间的相互作用促进了Cu Mn2O4的形成和Cu的分散,增加了表面氧Osur的比例。Ce助剂改善了高温(600-700°C)催化活性。与700°C下的10Cu/Al2O3相比,5Ce-10Cu/Al2O3的CH4转化率提高了8%。这是因为Ce将Cu2+还原为Cu+,并增加了晶格氧Olatt的比例,同时Ce抑制了由Cu-载体相互作用产生的Cu Al2O4。Cu-Mn-Ce三组分催化剂具有最佳的催化活性。在600°C下3Mn-5Ce-10Cu/Al2O3的CH4转化率提高了11%。这是由于Mn-Ce之间的协同作用增加了表面氧Osur的比例,并促进了Mn Ce Ox固溶体的形成。(4)发现了杂质性气体SO2和水蒸气对Cu基催化活性抑制作用的根本原因,通过Ni助剂和间歇式吹扫对SO2吸收特性与水蒸气作用下的再生性能进行调控。催化活性和抗硫中毒特性均随着SO2浓度的升高而降低,Cu基催化剂失活的主要原因是SO2与Cu O反应生成惰性的硫酸铜Cu SO4物质,Ni助剂能够和Cu基催化剂形成Ni-Cu双金属位点,抑制SO2与Cu O反应从而调控抗硫中毒特性。10Ni-10Cu/Al2O3催化剂的甲烷转化率10Cu/Al2O3催化剂提高了7%,并且失活率最小。当SO2浓度在0-0.02%范围内波动时,Ni改性Cu基催化剂的甲烷转化率的波动不超过4%,比10Cu/Al2O3对SO2浓度波动的耐受性更强。基于间歇式吹扫的时长对再生性能进行调控,经空气吹扫20 min后,甲烷转化率从29%提升到31%,空气吹扫40 min后转化率提高约7%,空气吹扫60 min后催化剂活性逐渐恢复。主要原因是羟基被吸附覆盖在催化剂表面,有效阻断催化剂与甲烷的接触。高温使羟基朝着解吸附方向进行,表面羟基覆盖减少。在水蒸气作用下已逐渐失活的催化剂经空气吹扫后不能恢复到初始活性,这归因于水蒸气促进晶粒的生长和催化剂表面的烧结,以及产生的Cu2(OH)CO3和Cu(OH)2都会造成不可逆的失活。

卫广程[7](2020)在《氧化锰表面氧物种调控及其对甲苯催化燃烧性能影响研究》文中研究说明甲苯是挥发性有机污染物(VOCs)中典型的芳香烃类苯系代表物,危害人类环境安全。在各类甲苯处理技术中,催化燃烧技术因无二次污染、净化效率高而备受关注。研发成本低、热稳定性高和催化活性好的催化剂,是催化燃烧技术的关键。锰氧化物是一种具有储氧释氧能力的材料,在催化燃烧领域有广泛应用。但是,单一的锰氧化物在稳定性和活性方面仍待提高,表面氧作为甲苯催化氧化反应M-V-K机理中重要因素,是调控催化活性的途径之一。由此,我们分别通过调控锰氧化物含量和催化剂热处理温度,提高催化净化甲苯性能,探究催化剂表面氧物种的变化对甲苯催化氧化性能的影响。首先,采用CeO2-ZrO2改性氧化锰催化剂,调整锰氧化物的含量,探讨MnOx含量对CeO2-ZrO2-MnOx催化剂催化燃烧甲苯性能的影响。锰占含量为60%时(CZM0.6),O2-TPD结果显示该催化剂表面氧物种的大量存在,而丰富的低温段脱附氧物种促使催化剂表现出最好的活性。同时,通过Raman结果分析,CZM0.6催化剂具有更明显的氧空位特征峰。表面氧物种的变化是源于锰含量对催化剂金属相互作用的影响,在H2-TPR结果中清晰的表明,复合金属之间的相互作用力随着锰含量的增加,先增强后减弱。其中,CZM0.6催化剂金属之间相互作用力最强,削弱了金属-O相互作用,促进了表面氧物种溢出,有利于催化净化甲苯。采用热处理调控CuO-MnOx催化剂表面氧物种,并将其应用于甲苯的催化氧化。结果表明,随着热处理温度的升高,甲苯转化率先提高后降低。催化剂在500℃(CM-500)处理显示最佳的甲苯氧化性能,T100=230℃。XPS Raman和H2-TPR结果证明在300-500℃范围内热处理的Olatt/Oads和金属协同效应会随着温度的升高而增加,当温度超过500℃以上时,则出现略微的下降。因此,CM-500中丰富的晶格氧、CuO和MnOx之间强大的协同效应提升了甲苯氧化性能。此外,基于in-situ DRIFTS的结果,提出了一种甲苯氧化途径。首先,甲苯吸附在催化剂表面上形成苯甲酸,然后苯甲酸在O2的存在下迅速转化为苯酚和马来酸,随后与补充的表面晶格氧反应,进一步被氧化为CO2和H2O。综上所述,本文分别通过改变MnOx掺杂量和热处理温度实现对氧化锰表面氧的调控,分析催化剂表面氧物种、氧化还原性能、金属间相互作用和甲苯催化性能之间的关系。基于M-V-K机理,提出苯甲酸盐物种是甲苯催化氧化反应过程中的重要中间体。提高了锰基催化剂对VOCs催化活性,对技术推广具有基础支撑的意义。

刘显伟[8](2019)在《低浓度苯在CuMn催化剂上催化氧化特性及反应动力学分析》文中研究表明挥发性有机物(VOCs)污染问题日益受到社会的高度关注,能量密度低、成分复杂、浓度易变使它的治理存在相当困难。催化燃烧作为高效处理VOCs的方式之一,其中催化剂是制约VOCs高效转化的关键,对廉价过渡金属催化剂的研发是热点,而载体与活性成分对过渡金属催化氧化VOCs的反应特性及动力学等都有待深入研究。论文以CuMn基过渡金属作为活性相,探索载体、制备条件等因素对VOCs催化反应的影响规律,对VOCs治理技术的应用推广具有重要意义。以VOCs的代表物C6H6作为氧化对象,采用等体积共浸渍制法制备了CuMn基催化剂,对比了C6H6在Zeolite、SiO2、γ-Al2O3和TiO2负载类CuMn催化剂和系列SiO2负载型CuMn催化剂上的催化氧化转化率差异,通过BET、XRD和XPS等方法考察了样品微观形貌、CuMn氧化物类别和不同价态活性元素的组成。研究了常压下C6H6浓度低于2000mg/m3混合气流的氧化规律,分析了CuMn催化剂性能受载体变化、活性物负载量、Cu/Mn配比、焙烧条件的影响规律,揭示了催化剂结构改变导致C6H6的催化动力学参数变化规律。得到主要结论如下:①活性物分散度的改变是影响不同载体CuMn催化剂对低浓度C6H6的氧化活性变化的主要原因,但表面孔径相对较小的催化剂不利于反应物的传质且会加剧积炭失活发生。低于1200mg/m3的C6H6气流在10 wt.%CuMn2催化剂中的转化率遵循:CuMn2/Zeolite>CuMn2/SiO2>CuMn2/γ-Al2O3>CuMn2/TiO2,Zeolite和SiO2双金属CuMn催化剂可在300℃左右能保证C6H6的完全分解,而CuMn2/Zeolite在290℃时运行60h后对C6H6的催化活性比CuMn2/SiO2降低更多。②活性物负载量过高或过低均会影响晶格的生长,分散较差;较大或较小的CuMn摩尔比不利于Cu或Mn的不同价态元素之间的相互转化;较高焙烧温度使催化剂表面更多的孔被打开且形成的晶格结构更加均匀,样品比表面积和表面反应物的传递阻力均增大,降低了C6H6转化率。CuMn摩尔比为3:9且元素总负载质量为11%的样品经300℃焙烧制得的Cu3Mn9/SiO2活性最高,它在265℃时可将空速20000ml/(g.h)、浓度低于2000mg/m3混于空气中的C6H6完全氧化。③Cu3Mn9/SiO2活性的变化主要由CuMn复合氧化物类别转变所引起,受表面几何结构改变影响较小;SiO2表面的Cu相比Mn更容易发生团聚,与载体之间结合相对较弱的元素在高温、长时间工作条件下会发生二次再分布,进而会改变原有活性物的结构。其中,260℃时,Cu3Mn9/SiO2对C6H6的催化在24h内活性降低小于5%,催化剂样品前后表面几何结构变化相对较小。

赵晨晨[9](2019)在《基于Ce-Zr基催化剂的甲苯自持燃烧及其机理研究》文中研究说明工业生产过程排放到大气中的甲苯严重威胁大气环境和人类健康。本文将Ce-Zr基氧化物催化剂应用于甲苯的催化氧化过程,成功实现了甲苯的催化自持燃烧。研究内容重点围绕催化剂构效关系、甲苯催化自持燃烧的可操作域和甲苯催化氧化微观反应机理展开。采用等体积浸渍法制备了 CuxMn1-xCe0.75Zr0.25/TiO2催化剂(x=1、0.5和0),在微管反应器中研究了甲苯的催化自持燃烧。结果表明,催化剂的自持燃烧活性不仅取决于甲苯完全燃烧温度(Tco),还取决于其相应的贫燃极限。催化剂的贫燃极限越低,其活性越高。CuCe0.75Zr0.25/TiO2、Cu0.5Mn0.5Ce0.75Zr0.25/TiO2 和 MnCe0.75Zr0.25/TiO2 催化剂的贫燃极限分别为0.35 con.%、0.50 con.%和1.00 con.%,其活性顺序为CuCe0.75Zr0.25/TiO2(234℃)>Cu0.5Mn0.5Ce0.75Zr0.25/TiO2(238℃)>MnCe0.75Zr0.25/TiO2(284℃)。结合 H2-TPR、O2-TPD、XPS 和原位红外等表征结果可知,CuCe0.75Zr0.25/TiO2催化剂具有较高活性的原因是因为其良好的低温还原性和均匀分散性。甲苯通过断裂甲基上的α-H结合催化剂表面的活性氧吸附在催化剂表面,然后与表面晶格氧进行反应。在内径4 mm的微管反应器内对活性不同的CuCe0.75Zr0.25/TiO2和CuCe0.75Zr0.25Ox-细菌纤维素(BC)进行了甲苯自持燃烧贫燃极限研究及热量计算。结果表明,活性较高的CuCe0.75Zr0.25Ox-BC催化剂的贫燃极限小于活性较低的CuCe0.75Zr0.25/Ti02催化剂。当流量为200 mL/min时,其φ值最小,为0.024。混合气在催化剂表面的停留时间随混合气流量的增大而减小,使得催化自持燃烧的壁温高温区向催化剂床层后端移动,且温度随催化剂的活性的增高而降低。在散热率高达91.9%的情况下,甲苯仍可维持稳定的自持燃烧状态。同时结合微管反应实验结果和理论计算,在有效降低飞温上限对反应器和催化剂的影响下实现了甲苯在固定床反应器中的自持燃烧。在 XRD、TEM 和 H2-TPR 等技术研究 CuCe0.75Zr0.25Ox-BC、CuCe0.75Zr0.25Ox-BC(H)和Ceo.75Zr0.25Ox催化剂活性物种的基础上,不同催化剂上甲苯氧化原位红外实验结果表明,CuCe0.75Zr0.25Ox-BC催化剂的活性位主要包括表面CuO物种、Cu-Ce-Zr-O固溶体和Ce-Zr-O固溶体,其活性大小依次减小。对比有氧和无氧条件下的甲苯在CuCe0.75Zr0.25Ox-BC催化剂上反应的原位红外光谱发现,甲苯的催化氧化反应遵循MvK机理,而气相氧的存在还可促使吸附在催化剂表面的甲苯在常温下部分转化苯甲醇。

张新华[10](2019)在《Ce和Mn金属氧化物低温催化燃烧DCM及其性能调控》文中认为含氯挥发性有机污染物(CVOCs)是一类普遍存在的大气污染物,是大气光化学烟雾、温室效应和平流层臭氧层破坏的重要前体物之一,对大气环境和人类健康产生严重危害,因此,开发和研究CVOCs净化的新材料、新技术和方法具有相当的紧迫性。催化燃烧作为一种处理CVOCs前景远大的新方法之一,其关键技术是新型催化材料的开发。Ce和Mn金属氧化物作为环境友好的材料,研究其应用于CVOCs催化燃烧具有十分重要的意义,然而简单的Ce和Mn氧化物催化燃烧CVOCs的性能有限,因此,需要对Ce和Mn氧化物进行性能调控,以提高其对CVOCs催化氧化的活性和选择性。本文通过水热合成法制备了系列不同形貌的CeO2纳米粒子(纳米棒、纳米方块和纳米多面体),并通过晶面Mn掺杂制备了系列催化剂用于二氯甲烷(DCM)催化燃烧;采用回流加热法,制备了不同过渡金属掺杂以及不同Ce掺杂量的氧化锰八面体分子筛(OMS-2)催化剂,考察系列催化剂对DCM的氧化活性和产物选择性,结合多种表征手段,对催化剂的构-效关系进行了剖析,得到如下结论:(1)CeO2纳米颗粒催化氧化DCM具有显着的形貌效应。CeO2纳米棒对DCM催化燃烧活性较好,其T50和T90分别为278°C和323°C;而纳米方块对DCM催化燃烧活性较差,其T50和T90分别为359°C和413°C。不同形貌的CeO2纳米颗粒催化氧化DCM产物的分布也不相同,CeO2纳米多面体对HCl选择性较好,而纳米方块的选择性却较差。CeO2纳米棒在转化DCM时能抑制三氯甲烷(TCM)和四氯化碳(CTC)的生成,而CeO2纳米多面体却有利于TCM和CTC生成。(2)通过系列表征手段,证实不同形貌的CeO2纳米催化剂对DCM的氧化活性和选择性与其暴露的特定晶面有关。暴露晶面的极性,Ce和O原子的密堆积方式,影响CeO2纳米催化剂表面的氧空位缺陷浓度和表面吸附氧量,最终影响DCM的催化氧化活性和选择性。(3)采用原位掺杂和非原位掺杂方式,分别对CeO2纳米棒进行了Mn掺杂调控。发现CeO2纳米棒进行Mn掺杂后,催化活性下降,但提高了HCl、TCM和CTC的选择性。基于非原位掺杂法,深入研究了不同Mn掺杂量CeO2纳米棒对DCM氧化活性和选择性,发现Mn掺杂后催化剂的活性下降,但提高了HCl的选择性。其中,4%Mn掺杂CeO2-r催化剂对HCl的选择性最优;当掺杂量高于6%时,进一步增加Mn掺杂量对DCM活性影响不大。系列表征结果显示,Mn掺杂能增加CeO2纳米棒表面氧空位缺陷浓度和吸附氧量,但并未改变CeO2纳米棒的形貌、特定的暴露晶面和萤石型结构;掺杂的Mn易在CeO2纳米棒表面聚集,导致催化剂比表面积下降,堵塞并覆盖了催化剂的一部分活性位点,因此造成催化剂活性下降;同时,Mn掺杂使CeO2纳米棒酸性增加,增强了催化剂(111)晶面吸附氯物种和表面羟基间的氢键作用,提高了对HCl、TCM和CTC的选择性。(4)采用原位掺杂法和非原位掺杂法对CeO2纳米方块进行调控,发现Mn掺杂能够提高CeO2纳米方块的催化氧化DCM的活性。且非原位Mn掺杂法制备的催化剂对DCM转化生成的TCM和CTC有良好的抑制性。基于非原位掺杂法,深入研究了Mn掺杂量对CeO2纳米方块的活性和选择性的影响,发现随着Mn掺杂量增加,CeO2纳米方块对DCM的催化活性先增大后降低。Mn掺杂量为4%的CeO2纳米方块对DCM的催化燃烧活性最优,并能有效抑制TCM和CTC的产率。当Mn掺杂量高于8%时,进一步增加Mn掺杂量对CeO2纳米催化剂的活性影响不大。表征结果显示,Mn掺杂并未改变CeO2纳米方块的形貌和萤石型结构,Mn离子通过同晶取代进入CeO2晶格,非原位掺杂的Mn易在CeO2纳米颗粒表面聚集,使催化剂比表面积下降。Mn掺杂会影响CeO2纳米方块表面吸附氧物种和氧缺陷空位浓度,当Mn掺杂量为4%时,催化剂表面的氧空穴浓度最高,进一步增加Mn掺杂量时,催化剂比表面积显着下降,表面活性位点和孔道堵塞严重,致使催化剂活性下降。(5)基于OMS-2,采用不同过渡金属进行掺杂,调控其对DCM催化氧化活性和选择性。发现Sr和Cr掺杂的OMS-2对DCM有优良的催化燃烧活性,且对HCl有良好的选择性,且Cr掺杂的OMS-2对TCM和CTC有很好的抑制性,但在Sr掺杂的OMS-2上会生成一定量的TCM和CTC。Fe和V掺杂OMS-2对DCM的燃烧活性较差,但V掺杂的OMS-2对HCl有较好选择性;Fe掺杂的OMS-2不仅对HCl的选择性较差,还会生成大量的TCM。Cu和Ce掺杂的OMS-2有利于CTC生成。催化剂的表征结果显示,过渡金属掺杂的OMS-2为隐钾锰矿结构,呈纳米棒状,掺杂的过渡金属氧化物在OMS-2表面聚集,影响催化剂的比表面积,但催化剂活性与比表面积的关联度不大。Raman光谱显示,过渡金属掺杂对OMS-2的Mn-O晶格产生影响,依据Mn-O伸缩振动Raman特征位移计算得到的Mn-O键的键力常数与催化剂的活性显着相关。(6)对OMS-2进行了不同Ce掺杂量调控,发现Ce掺杂导致OMS-2的活性有一定程度的下降,且对产物的选择性有影响。OMS-2和Ce掺杂量为30%的OMS-2对HCl有较好的选择性,而Ce掺杂量为10%和40%的OMS-2的选择性却较差;Ce掺杂量为20%和5%的OMS-2对TCM和CTC分别有较好的抑制性。催化剂表征结果显示,Ce掺杂OMS-2呈纳米棒状,且Ce掺杂没有改变OMS-2的隐钾锰矿结构,掺杂的Ce聚集在OMS-2表面,随着Ce掺杂量增加,OMS-2的比表面积和孔容出现不同程度的下降。Ce掺杂对OMS-2八面体分子筛的Mn-O晶格产生影响,依据其Raman特征峰位移计算的Mn-O键的键力常数与其催化氧化DCM的活性顺序基本一致。

二、聚酯废气在Cu-Mn催化剂上的催化燃烧(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、聚酯废气在Cu-Mn催化剂上的催化燃烧(论文提纲范文)

(1)Cu-Mn催化剂的构建及其甲苯催化氧化性能研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 挥发性有机物(VOCs)概述
        1.2.1 VOCs的定义及分类
        1.2.2 VOCs的来源
        1.2.3 VOCs的危害
    1.3 VOCs的治理方法
        1.3.1 回收技术
        1.3.2 分解技术
    1.4 催化氧化技术
        1.4.1 催化氧化的基本原理
        1.4.2 催化氧化技术及其应用
    1.5 甲苯催化氧化的研究进展
        1.5.1 贵金属催化剂
        1.5.2 过渡金属氧化物催化剂
        1.5.3 催化氧化反应机理
        1.5.4 氧空位对催化性能的影响
    1.6 本论文的研究目的与内容
2 实验总述
    2.1 实验试剂和仪器设备
    2.2 催化剂性能测试
        2.2.1 催化剂活性评价
        2.2.2 催化反应动力学研究
    2.3 催化剂表征
        2.3.1 X射线衍射技术(XRD)
        2.3.2 扫描电子显微镜(SEM)
        2.3.3 比表面积测试(BET)
        2.3.4 拉曼表征(Raman)
        2.3.5 X射线光电子能谱(XPS)
        2.3.6 氢气程序升温还原反应(H_2-TPR)
        2.3.7 原位程序升温实验
        2.3.8 原位漫反射红外(in situ DRIFTS)
3 铜锰尖晶石的制备及其对甲苯催化氧化性能研究
    3.1 引言
    3.2 催化剂的制备
    3.3 催化剂的结构及性能分析
        3.3.1 物相分析
        3.3.2 孔容、孔径以及比表面积分析
        3.3.3 催化剂表面化学态分析
        3.3.4 催化剂的氧化还原性能
        3.3.5 催化剂中氧物种活性的探究
        3.3.6 催化剂对甲苯吸附和反应性能分析
    3.4 甲苯催化性能分析
    3.5 本章小结
4 铜锰复合氧化物的制备及其对甲苯催化氧化性能研究
    4.1 引言
    4.2 催化剂的制备
    4.3 催化剂的结构及性能分析
        4.3.1 物相分析
        4.3.2 形貌分析
        4.3.3 孔容、孔径以及比表面积分析
        4.3.4 拉曼分析
        4.3.5 催化剂表面化学态分析
        4.3.6 催化剂的氧化还原性能
    4.4 甲苯催化性能分析
        4.4.1 活性分析
        4.4.2 稳定性测试
    4.5 氧空位对甲苯氧化性能影响的探讨
    4.6 原位红外对甲苯氧化的吸附中间产物的探究
    4.7 本章小结
5 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢

(2)蜂窝状堇青石基催化剂负载牢固度提高及微波催化燃烧VOCs特性研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
1 绪论
    1.1 VOCS概述
        1.1.1 VOCs的性质及定义
        1.1.2 VOCs的来源
        1.1.3 VOCs的危害
    1.2 VOCS处理与处置方法
        1.2.1 膜分离法
        1.2.2 冷凝法
        1.2.3 吸附法
        1.2.4 吸收法
        1.2.5 生物法
        1.2.6 光催化降解法
        1.2.7 低温等离子体法
        1.2.8 燃烧法
    1.3 微波催化燃烧法
        1.3.1 微波技术概述
        1.3.2 微波催化燃烧
        1.3.3 催化剂
    1.4 催化剂负载牢固度研究现状
        1.4.1 微波催化燃烧法研究
        1.4.2 活性组分牢固度研究
    1.5 课题研究目的与研究内容
        1.5.1 研究目的与意义
        1.5.2 研究内容
        1.5.3 符号说明
        1.5.4 技术路线图
2 实验材料与方法
    2.1 实验试剂与仪器
    2.2 催化剂制备与表征
        2.2.1 整体式催化剂制备
        2.2.2 催化剂的表征分析
    2.3 实验方案
        2.3.1 实验装置与方法
        2.3.2 目标污染物选取
    2.4 催化剂评价指标
        2.4.1 吸水率的计算
        2.4.2 活性组分负载率及牢固度计算
        2.4.3 甲苯降解率的计算
        2.4.4 甲苯矿化率的计算
    2.5 分析测试方法
        2.5.1 气相色谱仪参数确定
        2.5.2 傅立叶红外气体分析仪参数确定
        2.5.3 甲苯标准曲线的绘制
    2.6 本章小结
3 催化剂优化实验
    3.1 催化剂载体预处理优化
        3.1.1 堇青石载体吸水率
        3.1.2 活性组分负载量及牢固度
    3.2 催化剂活性组分优化
    3.3 本章小结
4 催化剂活性与牢固度实验
    4.1 吸波性能测试
    4.2 催化活性测试
    4.3 矿化性能测试
    4.4 稳定性测试
    4.5 牢固度实验
        4.5.1 硅溶胶助剂
        4.5.2 牢固度测试
    4.6 催化剂的表征分析
        4.6.1 SEM
        4.6.2 BET
        4.6.3 XRD
    4.7 本章小结
5 中试试验研究
    5.1 项目概况
    5.2 催化剂及反应器的优化
        5.2.1 催化剂优化
        5.2.2 反应器优化
    5.3 催化燃烧性能试验
        5.3.1 催化剂床层温度的影响因素
        5.3.2 不同气量下催化剂的活性
    5.4 本章小结
6 结论与建议
    6.1 结论
    6.2 建议
致谢
参考文献
附录 硕士研究生学习阶段发表论文

(3)储油罐VOCs催化燃烧催化剂的制备与性能研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
创新点
第一章 绪论
    1.1 前言
    1.2 炼油厂挥发性有机物
    1.3 苯系物VOCs
    1.4 VOCs催化燃烧催化剂
        1.4.1 负载型贵金属催化剂
        1.4.2 非贵金属氧化物催化剂
        1.4.3 介孔材料
        1.4.4 整体式催化剂
    1.5 VOCs催化燃烧反应机理
    1.6 催化燃烧催化剂积碳研究
    1.7 催化燃烧催化剂抗硫中毒研究
    1.8 选题依据与研究内容
        1.8.1 选题依据
        1.8.2 研究内容
第二章 实验部分
    2.1 实验材料与试剂
    2.2 催化剂制备
    2.3 催化剂表征方法
        2.3.1 X射线衍射表征(XRD)
        2.3.2 氮气吸-脱附表征
        2.3.3 氨气程序升温脱附表征(NH_3-TPD)
        2.3.4 氧气程序升温脱附表征(O_2-TPD)
        2.3.5 氢气程序升温还原表征(H_2-TPR)
        2.3.6 二氧化硫程序升温脱附表征(SO_2-TPD)
        2.3.7 透射电镜表征(TEM)
        2.3.8 X射线光电子能谱表征(XPS)
        2.3.9 原位红外透射光谱表征
        2.3.10 傅里叶红外光谱表征(FT-IR)
        2.3.11 热重质谱联用表征(TG-MS)
        2.3.12 催化剂硫含量检测
    2.4 催化剂性能评价
        2.4.1 催化剂活性评价
        2.4.2 催化剂抗积碳性能评价
        2.4.3 催化剂抗SO_2中毒性能评价
第三章 贵金属催化剂提高催化燃烧性能研究
    3.1 引言
    3.2 结果与讨论
        3.2.1 单一贵金属催化剂催化燃烧甲苯
        3.2.2 双贵金属催化剂催化燃烧甲苯
        3.2.3 Pd-Pt基催化剂催化燃烧油罐VOCs模型气
        3.2.4 Pt、Pd和Pd-Pt基催化剂表征
        3.2.5 Pd-Pt基催化剂抗积碳性能评价
    3.3 本章小结
第四章 贵金属催化剂抗积碳性能研究
    4.1 引言
    4.2 结果与讨论
        4.2.1 K、Ce的添加对Pd-Pt基催化剂抗积碳性能影响
        4.2.2 抗积炭催化燃烧催化剂表征
        4.2.3 Pd-Pt基催化剂积碳机理研究
        4.2.4 TG-MS表征检验CO_2浓度评价催化剂积碳量的准确性
    4.3 本章小结
第五章 Pd-Pt基催化剂抗SO_2中毒性能研究
    5.1 引言
    5.2 结果与讨论
        5.2.1 Pd、Pt、Pd-Pt活性组分抗SO_2中毒性能研究
        5.2.2 MgO对Pd-Pt基催化剂抗SO_2中毒性能影响
        5.2.3 抗SO_2中毒催化燃烧催化剂表征
        5.2.4 Pd-Pt/γ-Al_2O_3与Pd-Pt/MgO/γ-Al_2O_3催化剂抗SO_2中毒机理
        5.2.5 Pd-Pt/MgO/γ-Al_2O_3再生催化剂性能研究
    5.3 本章小结
第六章 非贵金属组分降低Pd-Pt负载量研究
    6.1 引言
    6.2 结果与讨论
        6.2.1 非贵金属组分与Pd-Pt协同催化燃烧甲苯
        6.2.2 催化剂抗SO_2中毒性能研究
        6.2.3 催化燃烧油罐VOCs模型气的研究
    6.3 本章小结
第七章 总结及展望
    7.1 总结
    7.2 展望
参考文献
致谢
攻读博士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集

(4)超重力法制备分子筛负载型催化剂及催化燃烧VOCs(论文提纲范文)

摘要
abstract
1 绪论
    1.1 概述
    1.2 VOCs催化燃烧技术研究进展
    1.3 VOCs催化燃烧催化剂研究进展
        1.3.1 载体种类
        1.3.2 活性组分种类选择
        1.3.3 催化剂制备方法
    1.4 超重力技术概述
    1.5 研究选题
2 实验部分
    2.1 实验原料和仪器
        2.1.1 实验原料
        2.1.2 实验仪器
    2.2 催化剂的制备
    2.3 催化剂的活性评价
    2.4 催化剂的表征手段
3 超重力法制备Cu Mn/ZSM-5 催化剂催化燃烧VOCs
    3.1 催化剂制备工艺
    3.2 催化剂的活性评价
    3.3 催化剂的表征
        3.3.1 催化剂的BET表征
        3.3.2 催化剂的SEM表征
        3.3.3 催化剂XRD表征
        3.3.4 催化剂H2-TPR表征
        3.3.5 催化剂XPS表征
    3.4 超重力旋转填料床不同工艺条件对催化剂催化活性的影响
        3.4.1 活性组分流量对催化剂催化活性的影响
        3.4.2 超重力因子对催化剂催化活性的影响
    3.5 催化剂热稳定性研究
    3.6 本章小结
4 超重力法制备Cu MnCe/ZSM-5 催化剂催化性能研究
    4.1 催化剂制备工艺
    4.2 催化剂的活性评价
    4.3 催化剂的表征
        4.3.1 催化剂的BET表征
        4.3.2 催化剂的XRD表征
        4.3.3 催化剂的SEM表征
        4.3.4 催化剂的H2-TPR表征
        4.3.5 催化剂的XPS表征
    4.4 催化剂热稳定性研究
    4.5 本章小结
5 催化甲苯反应过程因素的影响
    5.1 甲苯浓度对催化反应过程的影响
    5.2 氧气含量对催化反应过程的影响
    5.3 反应空速对催化反应过程的影响
    5.4 本章小结
6 总结
    6.1 结论
    6.2 创新点
    6.3 不足与建议
参考文献
攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果
致谢

(5)铜基催化燃烧催化剂的制备、改性及性能的研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 文献综述
    1.1 挥发性有机物(VOCs)简介
    1.2 选题背景及意义
    1.3 挥发性有机物(VOCs)的控制技术
        1.3.1 吸附法
        1.3.2 冷凝法
        1.3.3 吸收法
        1.3.4 膜分离法
        1.3.5 生物法
        1.3.6 低温等离子体降解法
        1.3.7 光催化降解法
        1.3.8 直接燃烧法
        1.3.9 催化燃烧法
    1.4 催化燃烧技术的研究进展
        1.4.1 贵金属催化剂
        1.4.2 非贵金属型催化剂
    1.5 催化燃烧法的原理
    1.6 研究目标与内容
第2章 实验药品和仪器
    2.1 药品与仪器
        2.1.1 实验药品
        2.1.2 实验仪器
    2.2 催化剂的制备
        2.2.1 不同载体的Cu基催化剂制备
        2.2.2 不同负载量的Cu基催化剂制备
        2.2.3 Ce掺杂的Cu基催化剂制备
    2.3 催化剂活性评价
        2.3.1 流程简介
        2.3.2 测量仪器及方法
    2.4 催化剂的表征
        2.4.1 X射线衍射(XRD)
        2.4.2 催化剂的氢气程序升温还原(H_2-TPR)
        2.4.3 场发射透射电子显微镜(TEM)
        2.4.4 催化剂的孔结构和比较面积分析(BET)
        2.4.5 X射线光电子能谱(XPS)
        2.4.6 电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)
第3章 结果与讨论
    3.1 载体对催化剂活性的影响
    3.2 CuO负载量对催化剂活性的影响
    3.3 Ce掺杂对催化剂活性的影响
        3.3.1 不同Ce掺杂量催化剂催化实验结果
        3.3.2 催化剂表征
    3.4 催化剂的稳定性及普适性测试
        3.4.1 催化剂的最佳反应温度的确定
        3.4.2 催化燃烧底物浓度对催化燃烧效率的影响
        3.4.3 催化剂的普适性研究
        3.4.4 催化剂的稳定性测试
第4章 结论
    4.1 本文的主要工作与结论
    4.2 创新点
    4.3 本文展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢

(6)铜基催化剂氧化低浓度甲烷的反应动力学及性能调控(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 低浓度甲烷利用方式及研究现状
        1.2.1 低浓度甲烷利用方式
        1.2.2 低浓度甲烷催化燃烧研究现状
    1.3 目前研究不足
    1.4 本文主要研究内容
2 实验系统与理论计算方法
    2.1 实验系统及方法
        2.1.1 实验试剂与设备
        2.1.2 催化剂的制备
        2.1.3 催化剂的活性评价
        2.1.4 催化剂表征分析
        2.1.5 反应动力学测试
    2.2 密度泛函理论及计算
        2.2.1 振动频率及势能面理论
        2.2.2 势能面的获得及内禀反应坐标方法
        2.2.3 计算方法
    2.3 本章小结
3 Cu基催化剂上甲烷催化燃烧反应路径分析及基元反应动力学
    3.1 低浓度甲烷在Cu基催化剂上的脱氢过程
        3.1.1 甲烷的脱氢机理
        3.1.2 甲烷的脱氢过程
        3.1.3 过渡态的频率计算和IRC分析
        3.1.4 脱氢反应过程中热力学、动力学参数
    3.2 CH_3(s)氧化生成CH_2(s)过程分析
        3.2.1 CH_3(s)氧化成CH_2(s)的氧化机理
        3.2.2 CH_3(s)氧化成CH_2(s)的氧化过程
        3.2.3 反应过程中热、动力学参数特性
    3.3 CH_2(s)的氧化路径分析
        3.3.1 CH_2(s)的氧化机理
        3.3.2 CH_2(s)的氧化过程分析
        3.3.3 过渡态的频率计算和IRC分析
        3.3.4 反应过程中热力学、动力学参数
    3.4 本章小结
4 Cu基催化剂上低浓度甲烷催化燃烧特性及本征动力学研究
    4.1 Cu基催化剂上低浓度甲烷催化燃烧特性
        4.1.1 Cu负载量对甲烷催化活性的影响
        4.1.2 反应空速对Cu基催化剂上甲烷催化活性的影响
        4.1.3 甲烷初始浓度对催化活性的影响
    4.2 Cu基催化剂上低浓度甲烷催化燃烧的稳定性
        4.2.1 反应时间对催化剂稳定性的影响
        4.2.2 催化剂微观形貌表征分析
    4.3 Cu基催化剂上低浓度甲烷燃烧本征动力学模型
        4.3.1 本征动力学反应条件检验
        4.3.2 双曲型本征动力学模型的确立
        4.3.3 幂级数型本征动力学模型的确立
    4.4 本章小结
5 金属助剂对低浓度甲烷催化燃烧反应性能调控及反应动力学
    5.1 单金属助剂对Cu基催化剂上低浓度甲烷催化燃烧性能的改性调控
        5.1.1 过渡金属Mn、Fe掺杂对Cu基催化剂的催化活性影响
        5.1.2 稀土金属La、Ce掺杂对Cu基催化剂的催化活性影响
        5.1.3 贵金属Pd掺杂对Cu基催化剂的催化活性影响
    5.2 双金属助剂对Cu基催化剂上低浓度甲烷催化燃烧性能的改性调控
        5.2.1 Mn-La双助剂对Cu基催化剂的催化活性影响
        5.2.2 Fe-La双助剂对Cu基催化剂的催化活性影响
        5.2.3 Mn-Ce双助剂对Cu基催化剂的催化活性影响
    5.3 微观表征及催化活性分析
    5.4 本章小结
6 杂质气体对低浓度甲烷催化燃烧的影响及催化性能调控
    6.1 SO_2对Cu基催化剂上低浓度甲烷催化燃烧特性的影响及催化性能调控
        6.1.1 SO_2浓度对催化燃烧特性的影响
        6.1.2 SO_2浓度对抗硫中毒能力的影响
        6.1.3 Cu对 SO_2吸收特性的影响及硫化动力学分析
        6.1.4 基于助剂改性的Cu基催化剂抗硫中毒性能调控
    6.2 水蒸气对Cu基催化剂上低浓度甲烷催化燃烧特性的影响及再生性能调控
        6.2.1 水蒸气浓度对Cu基催化剂上甲烷催化燃烧特性的影响
        6.2.2 水蒸气对催化活性抑制作用的原因探讨
        6.2.3 基于间歇式吹扫的催化剂再生性能调控
    6.3 本章小结
7 结论及展望
    7.1 主要研究结论
    7.2 主要创新点
    7.3 后续研究展望
参考文献
附录
    A.作者在攻读博士学位期间发表的论文目录
    B.作者在攻读学位期间取得的科研成果目录
    C.作者在攻读博士学位期间参加的科研项目
    D.学位论文数据集
致谢

(7)氧化锰表面氧物种调控及其对甲苯催化燃烧性能影响研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 挥发性有机物(VOCs)的来源与危害
        1.1.1 挥发性有机物(VOCs)的定义
        1.1.2 挥发性有机物(VOCs)的来源
        1.1.3 挥发性有机物(VOCs)的危害
    1.2 挥发性有机物(VOCs)的控制技术
        1.2.1 吸附技术
        1.2.2 冷凝回收技术
        1.2.3 膜分离技术
        1.2.4 生物降解技术
        1.2.5 等离子体技术
        1.2.6 光催化氧化技术
        1.2.7 热力燃烧技术
        1.2.8 催化燃烧技术
    1.3 锰基氧化物VOCs催化燃烧催化剂
        1.3.1 单一锰氧化物
        1.3.2 负载型锰氧化物
        1.3.3 复合型锰氧化物
    1.4 锰氧化物催化氧化甲苯反应机理
        1.4.1 表面氧物种在甲苯催化氧化中角色
        1.4.2 表面晶格氧在甲苯催化氧化中的角色
        1.4.3 非化学计量的金属氧化物的化学价态对表面氧的影响
        1.4.4 表面氧物种的调控
    1.5 论文研究意义和内容
        1.5.1 研究意义
        1.5.2 研究思路
        1.5.3 研究内容
第二章 实验部分
    2.1 实验试剂和仪器
    2.2 催化剂活性评价测试
    2.3 催化剂的制备
    2.4 表征方法
        2.4.1 BET(N_2吸-脱附)
        2.4.2 XRD(X射线衍射)
        2.4.3 SEM-EDS(扫描电子显微镜和能量分散光谱)
        2.4.4 XPS(X射线光电子谱图)
        2.4.5 H_2-TPR(氢气程序升温还原)
        2.4.6 O_2-TPD(氧气程序升温脱附)
        2.4.7 TG(热重量分析法)
        2.4.8 Raman(拉曼光谱)
        2.4.9 In-situ DRIFTS(原位傅里叶红外检测)
第三章 Ce O2-Zr O2 载体对锰氧化物甲苯净化性能影响
    3.1 引言
    3.2 结果与讨论
        3.2.1 催化剂的活性评价
        3.2.2 晶相结构
        3.2.3 H_2-TPR表征结果
        3.2.4 Raman分析
        3.2.5 O_2-TPD表征
        3.2.6 原位漫反射傅里叶变化红外谱图(in-situ DRIFTS)
    3.3 结论
第四章 热处理驱动CuO-MnO_x催化剂表面氧促进甲苯催化燃烧性能
    4.1 引言
    4.2 催化剂表征分析
        4.2.1 物相结构
        4.2.2 XPS结果
        4.2.3 氧化还原性能
        4.2.4 Raman谱图分析
        4.2.5 N_2吸-脱附
        4.2.6 SEM-EDS分析
        4.2.7 热重结果
        4.2.8 DRIFTS谱图分析
        4.2.9 活性测试
    4.3 讨论
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 创新点
    5.3 展望
致谢
参考文献
附录 A 论文发表情况
附录 B 硕士研究生期间参与的科研项目

(8)低浓度苯在CuMn催化剂上催化氧化特性及反应动力学分析(论文提纲范文)

中文摘要
英文摘要
1 绪论
    1.1 VOCs概况
    1.2 热氧化法在VOCs治理中的研究应用
        1.2.1 浓缩燃烧
        1.2.2 蓄热燃烧
        1.2.3 低温燃烧
    1.3 VOCs催化燃烧研究现状
        1.3.1 VOCs催化燃烧催化剂研究
        1.3.2 VOCs催化过程研究
    1.4 VOCs热氧化方法以及催化燃烧研究存在的不足
    1.5 本文主要研究内容
2 实验方法及系统
    2.1 催化剂制备
        2.1.1 原材料准备
        2.1.2 制备过程
    2.2 C_6H_6的催化氧化反应评价系统及方法
        2.2.1 实验系统介绍
        2.2.2 气体分析方法
        2.2.3 催化剂表征手段
        2.2.4 催化剂优选过程
    2.3 实验数据处理方法
        2.3.1 混合气C_6H_6含量分析
        2.3.2 催化剂物性分析
    2.4 小结
3 低浓度C_6H_6氧化的CuMn催化剂载体优选
    3.1 TiO_2/SiO_2/γ-Al_2O_3/Zeolite负载型CuMn催化剂氧化性能
    3.2 C_6H_6于CuMn催化表面反应动力学分析
    3.3 SiO_2/Zeolite负载型CuMn催化剂氧化特性分析
    3.4 C_6H_6于SiO_2/Zeolite负载型CuMn催化剂表面反应稳定性
    3.5 小结
4 SiO_2负载型Cu Mn催化剂对C_6H_6的氧化特性影响
    4.1 CuMn_2含量对C_6H_6的氧化特性影响
    4.2 CuMn配比对C_6H_6的氧化特性影响
    4.3 CuMn催化剂焙烧温度对C_6H_6的氧化特性影响
    4.4 小结
5 Cu_3Mn_9/SiO_2对C_6H_6的氧化性能与反应动力学分析
    5.1 Cu_3Mn_9/SiO_2对C_6H_6的氧化性能分析
    5.2 Cu_3Mn_9/SiO_2对C_6H_6的氧化反应动力学分析
        5.2.1 Cu_3Mn_9/SiO_2对C_6H_6的氧化反应动力学分析
        5.2.2 Cu_3Mn_9/SiO_2结构对C_6H_6的氧化反应动力学过程影响
    5.3 小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
附录
    A 作者在攻读学位期间发表的论文目录
    B 作者在攻读学位期间取得的科研成果目录
    C 学位论文数据集
致谢

(9)基于Ce-Zr基催化剂的甲苯自持燃烧及其机理研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
1 前言
    1.1 研究背景
    1.2 VOCs的主要控制技术
    1.3 催化自持燃烧技术的研究进展
        1.3.1 催化自持燃烧参数敏感性研究
        1.3.2 催化自持燃烧稳燃机制研究
    1.4 VOCs催化燃烧催化剂的研究进展
        1.4.1 贵金属催化剂
        1.4.2 过渡金属催化剂
        1.4.3 复合金属催化剂
    1.5 VOCs催化氧化微观反应机理研究
    1.6 研究意义与研究内容
        1.6.1 研究意义
        1.6.2 研究内容
        1.6.3 技术路线图
2 实验部分
    2.1 实验试剂
    2.2 实验仪器
    2.3 催化剂的制备方法
    2.4 实验反应装置
        2.4.1 催化自持燃烧微管实验装置
        2.4.2 催化燃烧固定床实验装置
    2.5 催化剂的表征技术
        2.5.1 N_2物理吸附
        2.5.2 程序升温还原(H_2-TPR)
        2.5.3 程序升温脱附(O_2-TPD)
        2.5.4 透射电子显微镜(TEM)
        2.5.5 X射线光电子能谱(XPS)
        2.5.6 X射线粉末衍射(XRD)
        2.5.7 原位红外(In-situ DRIFT)
3 Cu_xMn_(1-x)Ce_(0.75)Zr_(0.25)/TiO_2催化剂上的甲苯自持燃烧研究
    3.1 前言
    3.2 实验部分
        3.2.1 催化剂制备
        3.2.2 催化剂表征
        3.2.3 催化活性测定
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 甲苯自持燃烧的催化活性
        3.3.2 N_2物理吸脱附和XRD表征
        3.3.3 催化剂的H_2-TPR分析
        3.3.4 催化剂的O_2-TPD光谱
        3.3.5 XPS测量
        3.3.6 甲苯催化燃烧的反应途径
    3.4 本章小结
4 Cu-Ce-Zr基催化剂上甲苯自持燃烧贫燃极限研究
    4.1 前言
    4.2 实验部分
        4.2.1 催化剂的制备
        4.2.2 实验装置和实验方法
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 微管反应器中甲苯催化自持燃烧
        4.3.2 固定床反应器中甲苯催化自持燃烧
    4.4 本章小结
5 CuCeZrO_x催化剂上甲苯氧化反应的活性位与氧物种研究
    5.1 前言
    5.2 实验部分
        5.2.1 催化剂的制备
        5.2.2 催化剂表征
        5.2.3 固定床上的甲苯催化燃烧反应
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 催化剂的XRD和N_2物理吸脱附结果
        5.3.2 催化剂的H_2-TPR表征结果
        5.3.3 催化剂的O_2-TPD结果
        5.3.4 催化剂的TEM结果
        5.3.5 甲苯催化氧化活性评价
        5.3.6 甲苯催化氧化反应机理研究
    5.4 本章小结
6 结论
    6.1 全文总结
    6.2 论文的创新点
    6.3 论文的不足之处
7 展望
8 参考文献
9 攻读硕士学位期间发表论文情况
10 致谢

(10)Ce和Mn金属氧化物低温催化燃烧DCM及其性能调控(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 绪论
    1.1 含氯挥发性有机化合物的定义、来源与危害、相关排放立法
        1.1.1 含氯挥发性有机化合物的定义
        1.1.2 CVOCs的来源及其危害
        1.1.3 VOCs排放控制的相关立法
    1.2 研究目的
    1.3 研究方案
    1.4 预期目标
第二章 文献综述
    2.1 CVOCs的处理方法概述
    2.2 CVOCs催化燃烧法
    2.3 CVOCs催化燃烧催化剂
        2.3.1 贵金属催化剂
        2.3.2 金属氧化物催化剂
        2.3.3 钙钛矿催化剂
        2.3.4 分子筛催化剂
        2.3.5 商用催化剂
第三章 试剂与仪器
    3.1 原材料与试剂
    3.2 主要实验仪器及装置
        3.2.1 主要实验仪器
        3.2.2 实验装置
    3.3 催化剂制备
        3.3.1 不同形貌的CeO_2纳米催化剂制备
        3.3.2 Mn掺杂CeO_2纳米催化剂的制备
        3.3.3 过渡金属(Ti、Sr、Cr、Ni、Fe、Ag、Cu、V)掺杂OMS-2的制备
        3.3.4 Ce掺杂OMS-2催化剂的制备
    3.4 催化剂表征
        3.4.1 X-射线衍射表征
        3.4.2 氮气吸脱附表征
        3.4.3 透射电子显微镜表征
        3.4.4 氢气-程序升温还原表征
        3.4.5 X-射线光电子能谱表征
        3.4.6 激光拉曼光谱分析
    3.5 催化剂活性测试
第四章 DCM在不同形貌CeO_2催化剂上的低温催化燃烧
    4.1 引言
    4.2 不同形貌CeO_2纳米催化剂上DCM的低温催化燃烧
        4.2.1 不同形貌CeO_2纳米催化剂上DCM催化燃烧活性
        4.2.2 不同形貌CeO_2纳米催化剂催化燃烧DCM的含氯产物选择性
    4.3 催化剂表征
        4.3.1 催化剂XRD表征
        4.3.2 N_2吸脱附表征
        4.3.3 高分辨透射电子显微镜表征
        4.3.4 氢气-程序升温还原表征
        4.3.5 X-射线光电子能谱表征
        4.3.6 激光拉曼光谱表征
    4.4 CeO_2纳米棒催化氧化DCM的稳定性测试
    4.5 结果与讨论
    4.6 不同形貌DCM纳米催化剂催化燃烧DCM的机理推测
    4.7 本章小结
第五章 Mn掺杂CeO_2纳米催化剂上DCM的低温催化燃烧
    5.1 引言
    5.2 Mn掺杂CeO_2纳米催化剂上DCM低温催化燃烧
        5.2.1 Mn掺杂CeO_2纳米催化剂上DCM催化燃烧活性
        5.2.2 Mn掺杂CeO_2纳米催化剂上DCM催化燃烧含氯产物选择性
        5.2.3 DCM在不同Mn掺杂量CeO_2-r-Ex纳米催化剂上的催化燃烧活性
        5.2.4 DCM在不同Mn掺杂量CeO_2-r-Ex纳米催化剂上的催化燃烧含氯产物选择性
        5.2.5 DCM在不同Mn掺杂量CeO_2-c-Ex纳米催化剂上的催化燃烧活性
        5.2.6 DCM在不同Mn掺杂量CeO_2-c-Ex纳米催化剂上的催化燃烧含氯产物选择性
    5.3 催化剂表征
        5.3.1 X-射线衍射表征
        5.3.2 N_2吸脱附表征
        5.3.3 高分辨透射电子显微镜表征
        5.3.4 X-射线光电子能谱表征
        5.3.5 4Mn/CeO_2-c-Ex催化剂的稳定性测试
    5.4 结果与讨论
    5.5 本章小结
第六章 过渡金属掺杂OMS-2纳米催化剂上DCM的低温催化燃烧
    6.1 引言
    6.2 不同过渡金属掺杂OMS-2上DCM的低温催化燃烧
        6.2.1 过渡金属掺杂OMS-2上DCM催化燃烧活性
        6.2.2 过渡金属掺杂OMS-2 纳米催化剂上DCM催化燃烧含氯产物选择性
    6.3 催化剂表征
        6.3.1 X-射线衍射表征
        6.3.2 N_2吸脱附表征
        6.3.3 高分辨透射电子显微镜表征
        6.3.4 激光拉曼光谱表征
    6.4 结果与讨论
    6.5 本章小结
第七章 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 本论文的创新之处
    7.3 展望
参考文献
致谢
作者简介
    1 作者简历
    2 攻读博士学位期间发表的学术论文
    3 参与的科研项目及获奖情况
学位论文数据集

四、聚酯废气在Cu-Mn催化剂上的催化燃烧(论文参考文献)

  • [1]Cu-Mn催化剂的构建及其甲苯催化氧化性能研究[D]. 徐月. 大连理工大学, 2021
  • [2]蜂窝状堇青石基催化剂负载牢固度提高及微波催化燃烧VOCs特性研究[D]. 宁轲. 西安建筑科技大学, 2020(01)
  • [3]储油罐VOCs催化燃烧催化剂的制备与性能研究[D]. 杨宇. 中国石油大学(北京), 2020
  • [4]超重力法制备分子筛负载型催化剂及催化燃烧VOCs[D]. 苗隆鑫. 中北大学, 2020(09)
  • [5]铜基催化燃烧催化剂的制备、改性及性能的研究[D]. 邱鹏志. 天津大学, 2020(02)
  • [6]铜基催化剂氧化低浓度甲烷的反应动力学及性能调控[D]. 康建东. 重庆大学, 2020
  • [7]氧化锰表面氧物种调控及其对甲苯催化燃烧性能影响研究[D]. 卫广程. 昆明理工大学, 2020(05)
  • [8]低浓度苯在CuMn催化剂上催化氧化特性及反应动力学分析[D]. 刘显伟. 重庆大学, 2019(01)
  • [9]基于Ce-Zr基催化剂的甲苯自持燃烧及其机理研究[D]. 赵晨晨. 天津科技大学, 2019(07)
  • [10]Ce和Mn金属氧化物低温催化燃烧DCM及其性能调控[D]. 张新华. 浙江工业大学, 2019(02)

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Cu-Mn催化剂上聚酯废气的催化燃烧
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