文 献 综 述

摘要：介绍了有机废气(VOCs)对环境和人类健康造成的危害。概述了常用于治理有VOCs的技术，特别是催化燃烧技术的特点及相关催化剂的研究现状，指出了此类催化剂的研究进展，并以甲苯(TOL)的催化燃烧作为VOCs催化燃烧的探针探究催化剂微观结构对催化燃烧反应的影响。

关键词：VOCs 催化燃烧 催化剂 铈锆固溶体

VOCs（volatile organic compounds）挥发性有机物，是指常温下饱和蒸汽压大于70 Pa、常压下沸点在260℃以下的有机化合物，或在20℃条件下蒸汽压大于或者等于10 Pa具有相应挥发性的全部有机化合物。VOC按其化学结构，可以进一步分为：烷类、芳烃类、酯类、醛类和其他等。目前已鉴定出的有300多种。最常见的有苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、三氯乙烯、三氯甲烷、三氯乙烷、二异氰酸酯（TDI）、二异氰甲苯酯等。本课题主要以甲苯(TOL)的催化燃烧作为VOCs催化燃烧的探针探究催化剂微观结构对催化燃烧反应的影响。

VOCs来源广泛,包括自然源和人为源^[1]。其中人为源包括固定源和移动源,固定源又分为工业源和生活源。VOCs涉及的物质种类、排放行业众多，主要来源于石油化工、精细化工、喷涂、包装印刷、医药与农药制造、电子等行业生产过程中排放的废气。它是导致大气中臭氧、细颗粒物(PM2.5)浓度升高的主要污染物之一,对大气环境质量的影响主要体现在光化学活性上。给人体也带来危害，当房间里VOC达到一定浓度时，会引起头痛、恶心、呕吐、乏力等症状，严重时甚至引发抽搐、昏迷，伤害肝脏、肾脏、大脑和神经系统，造成记忆力减退等严重后果。据统计我国工业VOCs年排放量在2000万吨左右，而且随着国民经济的发展，还将呈现快速增长的趋势。VOCs是一类疏水及持久性有机污染物，易在含脂肪丰富的组织中蓄积，且大多具有致癌、致畸、致突变性，对环境、动植物生长及人体健康均会造成巨大危害，从而给国民经济造成巨大损失。因此VOCs的净化处理已成为当前世界环保领域的研究热点^[2,3]。

1. 国内外研究进展

1.1 VOCs的治理技术

目前处理VOCs的技术主要有两大类：一类是回收法。回收法是通过物理方法,在一定温度、压力下,用选择性吸附剂和选择性渗透膜等方法来分离挥发性有机化合物(VOCs),主要包括活性炭吸附、变压吸附、冷凝法和生物膜法等。另一类是消除法。消除法是通过化学或生物反应,用光、热、催化剂和微生物等将有机物转化为水和二氧化碳,主要包括热氧化、催化燃烧、生物氧化、电晕法、等离子体分解法、光分解法等。其中催化燃烧技术借助催化剂使有机物废气在较低的起燃温度下进行无焰燃烧，分解成二氧化碳和水蒸气，并放出大量热量实现反应的自供热^[4,5]。与其他处理技术比较，催化燃烧适用范围广、起燃温度低、能耗低、效率高、无二次污染、适用范围广等优点使其成为处理VOCs的主流技术和发展方向，而制备高效廉价的催化剂又是催化燃烧技术的核心^[6,7]。

1.2 VOCs催化燃烧催化剂

催化剂是催化燃烧系统中的核心组分，催化剂的性能是决定这项技术是否成功的关键。VOCs催化燃烧催化剂主要以Pt、Pd、Rh等贵金属为活性组份，γ-氧化铝和堇青石的蜂窝陶瓷为载体，在氧气的作用下，将VOCs催化燃烧为二氧化碳和水，实现低温催化氧化,贵金属催化剂以其活性高、耐热性能好、催化剂使用寿命长等优点，受到人们越来越多的重视，但贵金属价格昂贵，难以回收利用，因而催化剂的使用成本很高，目前使用的催化剂中贵金属含量一般在0.1%一0.9%之间，因此，如何降低贵金属含量成为这项技术研究的关键。大量研究表明，稀土复合氧化物具有良好的助催化性能，将斓、钵、谱等稀土元素与过渡金属和铂、铬、把等贵金属组合使用，可以有效提高贵金属催化剂的活性、耐久性和抗高温稳定性，并改善催化剂的抗铅和耐硫性能。分析认为，稀土复合氧化物在催化剂中具有活化剂、分散剂、稳定剂的作用，可以大大提高贵金属的利用率，有效降低贵金属用量。