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    城市環境研究所在磁熱降解VOCs研究中取得進展

    文章來源:城市環境研究所  |  發布時間:2024-01-15  |  【打印】 【關閉

      

      甲苯是一種典型的揮發性有機污染物(VOCs),對環境保護和人類健康造成了嚴重威脅。在眾多VOCs控制技術中,催化氧化法因其處理效率高、凈化徹底,被認為是最具前景的凈化技術之一。在其實際的工程應用中,有研究者提出通過配備熱交換器、電熱棒加熱、氣流橫膈膜以及保溫蓋板等手段來減小能量損耗。但傳統電阻加熱或燃料燃燒加熱模式還是會造成熱量的大量流失,而且還存在啟停較慢、傳熱效率低等問題。對此,我們之前的研究工作就提出鐵磁性材料耦合電磁感應以實現間歇源VOCs污染控制,并且磁能通過鐵磁性載體材料轉化為熱能,由內而外傳遞能量,最大限度地降低了能量的損耗。除了節能與操作簡單以外,相比較傳統電阻爐加熱而言,催化劑在交變磁場中往往只需更低的溫度來活化反應物,然而少有相關研究闡釋電磁感應的促進效應。在我們之前的報道中,錳氧化物和Pt活性位點通過物理涂附與載體結合,缺乏結構連接緊密性,從而導致活性無明顯差異; 

      在本研究中,為了增強泡沫鎳和載體之間的相互作用,我們通過電沉積法制備了泡沫鎳上原位生長氧化錳片形成Mnx-NF整體式催化劑,篩選出錳含量為18.2%Mn18.2-NF作為電磁感應驅動的最佳材料,結合電磁感應下的相關表征證明了交變磁場誘導的集膚效應有利于氧化物質的活化,從而實現低溫下更優異的甲苯氧化性能;結構和化學性質表征證明交變磁場誘導的“集膚效應”有利于氣相氧的活化,促進了中間產物的轉化,從而提升了MnOx對甲苯的催化氧化活性。該工作深入探討了“集膚效應”對非貴金屬氧化體系的促進效應,有助于推動電磁感應技術在環境領域的進一步發展和應用。 

      以上成果以Monolithic Catalyst of Ni Foam-supported MnOx for Boosting Magnetocaloric Oxidation of Toluene為題,發表在環境領域著名學術期刊Environmental Science & Technology上,王春奇碩士生為第一作者,陳金副研究員和賈宏鵬研究員為通訊作者。本研究得到了國家自然科學基金、中國科學院青促會、福建省中國科學院STS項目的資助。 

      論文鏈接

    圖1 交變磁場通過“集膚效應”促進甲苯降解示意圖

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