论文总字数：17060字

摘 要

近几年来，随着第三方世界的国家急速发展，工业化愈见普遍，由此引发的工业污染对环境造成了很大的危害。工业污染对水体水质、土壤土质和大气空气质量都会有一定的危害。其中酸雨会对建筑物进行腐蚀，对土壤土质进行酸化从而降低农作物产量，是破坏性极强的污染现象。硫化物类气体是酸雨形成的关键因素也是酸雨的主要产物，其产生源头主要是工厂上工业生产的废气或者日常生活中的汽车尾气。催化剂作为一种化学试剂，他的主要功效是加速工业生产的进程。它的功能导致了生产过程中化学废弃物的减少，因此利用催化剂的性质可以有效的降低工业生产所带来的污染。

本文主要研究对象是如何用催化剂降低硫污染对环境所造成影响。因为TiO₂具有高活性但孔道少、SiO₂具有巨大的内比表面积，所以通过溶胶凝胶法将两者组成复合金属氧化物就是非常理想的催化剂载体。将金属银搭载进载体中就是本文所需的三元体系催化剂。将催化剂与粗品邻硝基氯苯混合回流就能测出脱硫效率的大小。希望此催化剂能够应用于工业生产上从而减少硫废气的排放。

关键词：邻硝基氯苯 脱硫 溶胶凝胶法 TiO₂-SiO₂

Preparation of TiO₂-SiO₂-Ag’s Ternary System Catalyst and Its Desulfurization Performance

Abstract

In recent years, with the rapid development of third-party countries, industrialization has become increasingly common, and the resulting industrial pollution has caused great harm to the environment.Industrial pollution on the water quality, soil and atmospheric air quality will have some harm.Which acid rain will be on the building corrosion, soil soil acidification to reduce crop yield, is a highly destructive pollution phenomenon.The main component of acid rain is sulfur dioxide gas, mainly produced by the factory exhaust or exhaust emissions from the car.The catalyst is a chemical that can change the reaction rate without participating in the reaction process. It can effectively reduce the byproducts caused by the chemical reaction process, so the use of the nature of the catalyst can effectively reduce the pollution caused by industrial production.

The main object of this paper is how to use the catalyst to reduce the environmental impact of sulfur pollution. Because TiO2 has high activity but less pores, SiO2 has a large internal specific surface area, so by sol-gel method to form a composite metal oxide is a very good catalyst carrier. The loading of metal silver into the carrier is the ternary system catalyst required in this paper. The size of the desulfurization efficiency can be measured by mixing the catalyst with the crude o-nitrochlorobenzene. It is hoped that this catalyst can be applied to industrial production to reduce sulfur emissions.

KEYWORDS: o-nitrochlorobenzene desulfurization Sol-gel method TiO₂-SiO₂

目录

摘要 I

Abstract II

第一章文献综述 1

1.1催化剂的研究现状 1

1.1.1催化剂的起源及其历史发展 1

1.1.2催化剂在工业上的应用 1

1.1.3催化剂的发展意义 2

1.1.4邻硝基氯苯简介 2

1.2制备TiO₂-SiO₂的Ag三元体系催化剂的概况 3

1.2.1 TiO₂-SiO₂的选择原因 3

1.2.2 溶胶-凝胶法的常见分类 4

1.2.3溶胶凝胶法的影响因素 4

1.3脱硫方法的概况 5

1.3.1我国硫污染的现状 5

1.3.2控制硫污染的主要途径 5

1.3.3吸附脱硫技术简介 6

1.3.4催化加氢脱硫技术简介 6

1.3.5催化裂化脱硫技术的简介 6

1.3.6氧化脱硫技术简介 7

1.3.7萃取脱硫技术简介 7

1.4本课题探究目标与方案 7

第二章TiO₂-SiO₂的Ag三元体系催化剂的制备及评价 9

2.1概述 9

2.2 实验部分 9

2.2.1实验试剂与实验仪器 9

2.2.2二氧化钛凝胶的制备 10

2.2.3二氧化硅凝胶的制备 10

2.2.4 TiO₂-SiO₂复合金属氧化物的制备 11

2.2.5 TiO₂-SiO₂的Ag三元体系催化剂的制备 11

2.3 x射线粉末衍射仪（XRD） 12

2.3.1 TiO₂-SiO₂的XRD表征 12

12

2.3.2 TiO₂-SiO₂的Ag三元体系催化剂对邻硝基氯苯的脱硫 14

2.4催化剂加入量对脱硫效率的影响 15

第三章 结论与展望 19

3.1结论 19

3.2展望 20

参考文献 21

致谢 22

第一章文献综述

1.1催化剂的研究现状

1.1.1催化剂的起源及其历史发展

近年来，由于改革开放带来的余热和国家对资源的不断需求使得工业生产类企业呈现井喷式发展，不断发展的现代化科技推动工业生产的进程，由此导致的环境污染引起了全世界的广泛关注。逐渐崛起的中国在基础建设和能源方面上已经步入了工业化阶段，人们对物质的不断需求和国家对能源的需求达成一致，因此衍生出环境问题。^[1]如何有效迅速地去除工业生产中的废水废气成为了化学研究热点。催化剂可以加速反应进程并且其不会参与其中，这种特质使得它能够减少工业生产所带来的不必要的废弃物。所以对于工业生产上来讲，每当需要生产新的产物就要研究新的催化剂。例如1960年由Sohio催化剂把丙烯氨氧化一步制成丙烯腈，尤其是1962年在催化裂化实验过程中采用了沸石催化剂，致使催化裂化大放异彩，^[2]使催化剂逐渐成为研究热点。

1.1.2催化剂在工业上的应用

由于催化剂的高效性使得绝大多数工业生产都会采用催化剂。在中国，催化剂在汽车尾气上得到了非常大的应用。近几年来，我国许多城市如南京，南宁，南通等地都出现了“光化学烟雾现象”，它是汽车排出的碳氢化合物和氮氧化合物经过紫外线照射形成的一种污染，这种污染导致了部分人尤其是老人与小孩子的眼睛红肿或者呼吸困难等疾病。^[3-4]燃料中的硫还对汽车工业带来两个问题:其一是汽车消声器中催化转化器效率的损失即催化剂中毒，这意味着燃料中的硫会使催化剂寿命大大降低；其二是由硫化合物引起的内燃机部件的腐蚀。^[18]汽车尾气处理有多种方法，但是其本质大约分为两种，一种叫做内部空气净化，另外一种则叫做外部空气洁净。在生活上的经验我们可以从中知道，汽车都是由尾气管排出废气，这导致了内部空气净化的困难加深，所以外部空气净化的选择是最明智的。我们从中可以知道催化剂性能是提高净化效果的主要因素。^[5]

1.1.3催化剂的发展意义

总的来说，催化剂在各个行业尤其在化学工业上扮演着非常重要的角色，研究并发展催化剂对工业产能以及环境治理都有重大的意义。本文主要讨论的是三元体系催化剂，即以TiO₂-SiO₂复合金属氧化物为催化剂载体，使其负载Ag来作为一种催化剂并测其脱硫性能。

1.1.4邻硝基氯苯简介

邻硝基氯苯被外界普遍认为是一种常见的中间体，在化工领域尤其是有机方面扮演着非常重要的角色。邻硝基氯苯自身就是中间体它可以从化学生产中变成其他类型的中间体。邻硝基氯苯应用广泛，黄色基、橙色基等化合物也需要邻硝基氯苯来合成，除此之外香草醛的制备也与之有关，在医药化学生产中可以合成药品利福平和扑热息痛等，在农药生产方面也可以将它用于生产托布津和甲基托布津、多菌灵。以它们为原料生产的3,3'-二氯联苯胺、邻氯苯胺和氟氯苯胺是重要中间体，3,3'-二氯联苯胺是有机颜料的重要中间体，目前世界上以它为原料合成的有机颜料约占有机颜料总量的25%^[21]。一个国家的对/邻硝基氯苯年产量一定程度上也反应了该国家药物染料等领域的水平。邻硝基氯苯通常是在化学工艺上生产的原料或者产物，这会导致它不会是纯净物。一般来说它里面会有中少量的噻吩等杂质。如果我们能够对其中的噻吩类硫化物进行处理，^[22]那么我们不仅可以得到较为纯净的邻硝基氯苯，同时也可大大减少该种大吨位化学品加工中含硫化合物的排放，为保护环境做出不小的贡献。

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