介质阻挡放电等离子体降解甲苯

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1、天津大学硕士学位论文介质阻挡放电等离子体降解甲苯Degradationoftoluenebydielectricbarrierdischargeplasma学科专业：化学工艺作者姓名：迟春梅指导教师：王保伟副教授天津大学化工学院2017年5月万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论

2、文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日万方数据摘要我国大气污染问题随着经济迅速发展越来越严峻，作为大气污染物之一的挥发性有机化合物（VolatileOrganicCompounds，简称VOCs）对生态环境和人类健

3、康有着严重的危害，所以当前VOCs的治理成为研究的热点。然而，传统处理方法有能耗大、产生二次污染等缺点，特别是对于低浓度的VOCs。介质阻挡等离子体技术具有放电均匀稳定、电子密度高、能耗低、便携等优点，其中的高能电子及其他活性粒子能有效地攻击污染物分子，将其最终分解为CO2和H2O。同时等离子体技术与催化剂结合的协同作用能够进一步促进为VOCs的降解，为VOCs气体的的治理提供了新的途径。本文以甲苯作为模拟VOCs气体，采用介质阻挡等离子体反应器降解甲苯气体，研究了反应器参数、工艺参数及催化剂对甲苯降解过程的影响。采用介质阻挡等离子体反应器降解甲苯的实验结果

4、表明，适当的增大输入功率、降低气体流量和浓度有助于甲苯的降解，此外放电间距和放电长度对降解效果有一定影响，其中放电间距为3mm，放电长度为90mm时，效果最佳。TiO2是一种常用的光催化剂，BaTiO3是一种具有高介电常数和低介电损耗的铁电物质，所以实验中将球磨法制备TiO2-BaTiO3催化剂装填在放电空间内，不仅增大了放电强度，而且电子-空穴对的产生提高了反应空间的氧化能力，从而使甲苯的转化率、选择性及能量效率得到提高。其中Ti1Ba1催化剂的催化性能最好。采用溶胶-凝胶法制备了一系列不同Ce/Mn摩尔比的CeO2-MnOx催化剂，将其装填在放电空间，促

5、进甲苯的分解。并通过BET、XRD、H2-TPR、TEM、O2-TPD、Raman和XPS催化剂表征，对催化剂的结构性能进行对比分析。结果表明，由于CeO3+2+4+3+2和MnOx之间的相互作用CeO2-MnOx(Mn/Mn和Ce/Ce氧化还原对)，使二元复合型催化剂的催化性能明显优于纯的CeO2或MnOx催化剂。其中，Ce1Mn1催化剂的性能最好，当输入功率为24W时，甲苯的转化率可以达到95.94%，CO2选择性也能达到90.34%。此外，通过GC-MS检测其反应产物，对反应机理进行分析。关键词：介质阻挡等离子体，VOCs，甲苯，TiO2，BaTiO3

6、，CeO2-MnOx万方数据ABSTRACTWiththerapiddevelopmentofeconomy,theproblemofairismoreandmoreserious.Volatileorganiccompounds(VOCs)asoneoftheatmospherepollutants,haveadverseeffectstoenvironmentandhumanhealth,sothetreatmentofVOCsiswidelystudiedinrecentyears.However,traditionalVOCscontrolmetho

7、dshavemanyrestrictions,particularlyfortreatingdiluteconcentration.Dielectricbarrierdischargeplasmatechnologyhasmanyadvantages,suchasuniformstability,highelectrondensity,lowenergyconsumption,portable.Thehighenergyelectronandotheractiveparticlesinthereactorcaneffectivelycollidewithpo

8、llutantmolecules,eventuall