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第15章 环境催化 * 一、治理环境污染的一些热点催化课题 1.1 富氧条件下消除NOx 1、选择催化还原：含氧量低于5%，以NH3为还原剂，以Ti基化合物为催化剂，在200?C-450?C可将NOx还原为N2和H2O。 与催化有关的环境问题：大气污染；臭氧层破坏；海洋污染；气候变暖；淡水资源紧缺和污染；环境公害；有毒化学品和危险废物的排放。 2、直接催化分解：负载型金属复合氧化物，如La2-xSrCuO4/Al2O3；负载型贵金属催化剂，如Rh/Al2O3；离子交换性的Cu（Pt/Pd）-ZSM-5 ，反应温度550-600?C。 3、烃类还原消除：利用CH4、C2H4等在负氧条件下还原消除NOx，反应温度低。 1.2 SOx的消除及一步法同时消除NOx和SOx的混合物 1、以活性氧化铝或Fe基催化剂，用H2S还原SOx生成H2O和单质S。 2、以V2O5为催化剂，将SOx氧化为SO3，在经过水吸收法生成H2SO4。 3、NOx和SOx同时消除，在室温下用活性炭纤维共同吸附和氧化NOx和Sox，最后将生成的硫酸和硝酸回收。一种新的途径是将NOx的还原和SOx的氧化结合起来。 1.3 VOCs废气的催化消除 一般用负载在无机载体或陶瓷蜂窝型载体上的金属催化剂，如Cu-Mn/Al2O3、Cu-Cr/Al2O3等。 也可用光催化技术来消除废气和废水中的污染物。 1.4 机动车尾气的治理 已采用的是三效催化剂 。 正在研究的： 1）负氧条件下对NOx高效还原的催化剂； 2）用过渡金属氧化物、稀土金属氧化物部分取代贵金属； 3）提高催化剂热稳定性，以延长寿命； 4）开发低温催化剂。 1.5 氟氯烃类的催化分解 破坏CFCs的化学手段有氧化、水解、加氢及氢解等。催化水解反应的催化剂有PO4/ZrO2、TiO2-ZrO2或H-丝光沸石。催化加氢反应的催化剂有Pd/C等。 1.6 低层大气中臭氧的消除 利用过渡金属氧化物来催化分解O3。 1.7 CO2的利用 1）低碳烷烃与CO2重整制合成气； 2）甲烷与CO2反应制乙酸； 3）CO2加氢制含氧有机化合物； 4）低碳烷烃与CO2氧化脱氢制烯烃； 5）环氧化合物与CO2合成环状碳酸酯； 6）丙烯与CO2合成甲基丙烯酸； 7）甲醇与CO2合成碳酸二甲酯。 二、化学工业领域待开发的环境友好催化过程 1、异丁烷和丁烯烷基化制高辛烷值的化合物 固体酸催化剂：高酸强度；酸中心均匀分布；具有在异丁烷和正碳离子之间的转移能力；比表面大且孔径大 2、金属氮化物上 HDN和HDS 3、非晶态催化剂用于有机化合物的加氢 如R-Ni-P催化剂催化己二腈制己二胺。 4、烃类选择氧化 如TS-1分子筛催化丙烯经过氧化氢生成环氧丙烷；V-P-O催化剂用于丁烷选择氧化制顺丁烯二酸酐。 5、烯烃羰基合成 开发水相/有机相-相转移催化剂来取代传统Co基催化剂用于长链烯烃羰基合成反应。 *