臭氧在金属氧化物上的分解机理

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1、第15卷第1期化学研究与应用Vol.15,No.12003年2月ChemicalResearchandApplicationFeb.,2003文章编号:100421656(2003)0120001205臭氧在金属氧化物上的分解机理3印红玲,谢家理,杨庆良,尹臣,王艳,冯易君(四川大学化学学院,四川成都610064)摘要:臭氧分解反应在环境科学中具有重要的理论和实际意义。本文对近期相关文献进行了综述,对臭氧在固体催化剂表面上的吸附和分解过程进行了总结,并结合我们的实验对其分解机理进行了探讨。关键词:臭

2、氧;分解;催化剂;机理中图分类号:O643132文献标识码:AXXX低层大气中的臭氧是一种污染物,不仅对人矿),按其脱水程度不同则有在300K(1)抽空至体呼吸系统及其它生物有较大的危害,而且还是1313Pa,O3与表面羟基有氢键作用;(2)抽空20分城市光化学烟雾的重要组分。国际安全与健康协钟,p<014Pa,O3与表面Lewis酸位(配位不饱和的会规定人们8小时处于臭氧环境中的臭氧含量阈4+Ti离子)作用,同位素替代实验表明O3的末端氧值为0110mg/m3。因此办公环境里各种复印机、4+与Ti

3、形成配合物,并使O3发生了强烈的畸变;印刷机、传真机等电晕放电产生的臭氧必须经处(3)在773K抽空20分钟,TiO2表面产生强Lewis酸理后才能释放。对杀菌、除臭及废水处理单元以位,O3在这些酸性位上分解:及汽车尾气中臭氧的处理也非常重要。目前国外OO对臭氧分解已经开展的研究工作多限于低温,相O3OO对湿度较低(≤40%)的低浓度臭氧分解,而对常øTiTiTi+O2温常压、高湿度条件下(相对湿度≥90%)各种臭臭氧在中性氧化物CeO2上的吸附则包括与氧催化分解的研究则较少。本文对各种条件下表面羟

4、基的氢键作用、物理吸附和化学吸附。活O3在固体催化剂表面上分解机理进行了总结。性位有强Lewis酸位,弱Lewis酸位以及碱性位。4+臭氧与表面Ce的作用是通过末端氧原子与1金属氧化物上臭氧分解机理Lewis酸位(强、弱)结合,其分解则主要发生在碱性氧原子上。1.1臭氧及其它氧物种在催化剂上的吸附对碱性氧化物CaO,其表面羟基不能与吡啶、--金属氧化物上吸附氧的种类有O、O2、氨等碱性分子等形成氢键。O3在CaO表面将与-[1,2]--2-O3等,而能作氧化剂的有O2、O2、O、O等。羟基发生配位。

5、金属氧化物酸碱性不同,臭氧在催化剂表面分解将1.2不同金属氧化物上臭氧分解的活性产生不同的吸附物种。K.M.Bulanin等人用低温高具有O3分解催化活性的物种主要是过渡金[3]分辩率红外技术研究了O3在酸性氧化物SiO2、[7-22][8,12,14]属,碱金属和碱土金属,如Mn、Ti、[4][5][6]TiO2,中性氧化物CeO2和碱性氧化物CaO表Ag[8,12-14]、Pd[9]、Pt[15]、Fe[8,14,15,19]、Co[14,19]、面上的吸附。在酸性氧化物表面臭氧将首先与表Ni[

6、14,15,19]、Cu[14,15]、Na[14]、K[14]、Mg[14]、Ca[14]等。面羟基氢键作用。如SiO2在80K时引入O3后羟基它们之间也可以相互组合成二元或多元体系。峰由371515cm-1位移至3670cm-1。对TiO[23]2(锐钛G.M.Schwab认为相同质量的金属和金属氧化X收稿日期:2002201212;修回日期:2002209204基金项目:国家自然科学基金(29877015);中国工程物理研究院院外基金资助项目XX通讯联系人©1994-2010ChinaAcad

7、emicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net2化学研究与应用第15卷物的活性顺序为Cu

8、催化活性,结的,即k-2=0。在温度较高时,氧原子具有流动3果如表1,Ag2O、NiO、Fe2O3、Co3O4、CeO2、Mn2O3、性,O将复合成氧分子:CuO等催化活性较高,而Pb2O3、Bi2O3、SnO2、3k332OO2+2(3)MoO3、V2O5等催化活性较低。电导测试表明前者[28]B.Dhandapanic和S.T.Ogama根据MnO2/多为P型半导体,后者多为N型半导体。P型半Al2O3/堇青石催化剂上臭氧分解的动力学数据,导体氧化物的臭氧分解活性