尖晶石型AFe₂O₄催化剂的制备及其催化燃烧甲苯的研究

王永强^1,2，薛锐¹，臧萌¹，刘敏敏¹，陈曦¹，赵朝成^1,2

1. 中国石油大学(华东)化学工程学院2. 中国石油大学(华东)石油石化污染物控制与处理国家重点实验室

摘 要：通过溶胶-凝胶-自蔓延燃烧法制备尖晶石型AFe₂O₄（A=Cu,Co,Ni,Mg,Zn）催化剂,以甲苯为VOCs模拟气,考察AFe₂O₄催化剂对VOCs的催化燃烧活性,并采用XRD、N₂吸附-脱附、SEM、TEM、H₂-TPR、XPS对催化剂进行表征分析。结果表明:AFe₂O₄表现出较好的催化燃烧活性,其中Cu Fe₂O₄的催化燃烧活性最佳,起燃温度（T50）和完全燃烧温度（T90）分别为188℃、239℃。AFe₂O₄具有明显的片状尖晶石晶体,并形成以介孔为主的多级孔结构,该特点为催化剂提供了大量表面活性位。A位元素种类对其催化燃烧活性影响较大,当A位元素为Cu时,Cu的H₂还原峰面积远大于其他元素,H₂还原温度仅为289℃,表面亲电子氧和氧空位浓度占氧元素总量(O_ele/O_1S)的36%。Cu Fe₂O₄为片状反尖晶石晶型,晶格体积仅为0.294 nm³,并伴有Cu O和α-Fe₂O₃物种。以介孔为主的多级孔结构、特有的片状反尖晶石晶型以及该晶型与Cu O和α-Fe₂O₃的协同作用是Cu Fe₂O₄催化燃烧活性提高的主要原因。

关键词：尖晶石;VOCs;催化燃烧;铁酸盐;