挥发性有机物催化燃烧用贵金属催化剂的研究进展

唐振艳，刘 锋，左 川，侯文明

挥发性有机物催化燃烧用贵金属催化剂的研究进展

唐振艳，刘 锋，左 川，侯文明*

(贵研铂业股份有限公司 稀贵金属综合利用新技术国家重点实验室，昆明贵金属研究所，昆明 650106)

催化燃烧技术是目前处理挥发性有机物(VOCs)废气最有效技术之一。贵金属催化剂因具有高活性和稳定性，广泛应用于挥发性有机物催化氧化反应中。综述了近年来国内外VOCs用贵金属催化剂研究进展，阐述了Pd、Pt和Au等不同贵金属活性组分的种类、制备方法、颗粒尺寸、协同效应，以及载体性质和载体-活性金属的作用等对催化剂性能的影响，最后，对贵金属催化剂的研究方向进行了展望。

废气治理；挥发性有机物(VOCs)；催化燃烧；贵金属催化剂

挥发性有机物(VOCs)是指在常温下饱和蒸气压大于70 Pa，常压下沸点在50℃~260℃的有机化合物，包括烃类、芳香烃、卤代烃、氧烃和氮烃等。VOCs主要来源于工业生产过程的排放，如化工和石化行业的废气、电子行业的清洗剂，印刷行业、制药行业、油漆与涂料的生产和使用，家具和服装生产等工业过程排放的尾气。在日常生活中常见的排放源有建筑材料、装修材料、家具的黏合剂、厨房油烟以及机动车尾气排放等。VOCs是形成细颗粒物(PM2.5)和臭氧(O3)的重要前体物，影响生态环境和人体健康；大多数VOCs具有特殊气味，能导致人体呈现种种不适应，并具有毒性、刺激性、致畸性和致癌作用，特别是苯、甲苯及甲醛对人体健康会造成很大的伤害[1]。

我国2015年新发布的《大气污染防治法》中，明确提出了VOCs减排与控制要求。到2020年，我国需建立VOCs污染防治管理体系，实施重点地区、重点行业VOCs污染减排，排放总量减少10%以上[2]。根据发达国家的大气污染治理经验，烟气除尘、烟气脱硫、烟气脱硝和VOCs治理市场是依次爆发的关系。前面3个市场发展、完善和进入平稳增长期后，烟气治理核心市场转变为VOCs污染治理市场，近年来VOCs治理技术日益受到重视。

目前VOCs处理技术包括吸收法、吸附法、冷凝法、生化法、低温等离子体法、光催化氧化法、直接燃烧法和催化燃烧法等[3]。在众多处理方法中，催化燃烧技术(即催化氧化法)[4]是目前最有效可行的VOCs治理技术之一，其具有起燃温度低、处理效率高和无二次污染等优点。催化燃烧技术主要使用贵金属(Pt，Pd和Au等)和过渡金属氧化物两类催化剂，表1列出了2018年以来的部分催化剂研究报道。

表1 VOCs(以甲苯为指标物)燃烧催化剂的近期文献

Tab.1 The recent literatures on catalyst for catalytic combustion of VOCs (toluene as indicator)

贵金属因其d电子轨道未填满，易吸附反应物，且吸附强度适中，有利于形成过渡态活性物种，与其他过渡金属氧化物催化剂相比，具有更高的催化活性和更低的转化温度(如表1)。贵金属载体催化剂凭借较高的催化活性和选择性，以及耐高温、抗氧化、耐腐蚀、可再生等综合优良特性，已成为治理VOCs研究最多、应用最广的重要催化材料之一。

贵金属含量是影响催化剂性能的主要因素；贵金属的种类、助催化剂的添加也会影响催化剂的性能；催化剂制备技术(制备方法和工艺)影响贵金属的价态和粒子尺寸、贵金属与助剂/载体之间的相互作用。相关研究聚焦于降低贵金属含量、提高催化剂活性、抗中毒性和使用寿命的目标。本文综述了近年来贵金属催化剂用于VOCs催化燃烧的文献报道，从催化剂的活性组分和载体两个方面进行总结，为VOCs催化燃烧中贵金属催化剂研究提供参考。

1 贵金属活性组分

与金属氧化物催化剂相比，贵金属催化剂开始研究的时间比较早，研究的也较深入。用于VOCs催化燃烧的贵金属活性组分一般包括Pt、Pd、Ru和Au等。Pt基和Pd基催化剂通常是将贵金属负载于比表面积比较大的载体上，广泛应用于大气治理领域。

1.1 Pt基催化剂

Pt基催化剂对VOCs催化燃烧具有较高的催化活性。作为负载型催化剂，其活性受多种因素的影响，诸如Pt负载量、Pt纳米粒子的形貌及氧化状态、载体的物理化学性质等。

1.1.1催化反应机理

Gan等[16]研究了超低贵金属负载量的催化剂0.1%Pt/Al2O3对甲苯催化氧化性能。研究发现，金属态Pt0、氧化物载体偏弱/适中酸碱特性及Pt0与Al2O3的协同作用是该催化剂具有高活性的关键。Salvador等[17]研究了Pt/γ-Al2O3催化剂对苯、甲苯和正己烷的催化燃烧活性，三者均在200℃以下实现完全氧化。VOCs的浓度影响催化燃烧活性。甲苯和二甲苯浓度越高，50也越高，而正己烷的催化燃烧趋势则恰好相反。三者混合反应过程中，苯和甲苯抑制正己烷的催化燃烧，苯和甲苯彼此相互抑制催化剂燃烧活性，苯、甲苯和正己烷单独催化燃烧反应遵循M-K反应机理，三者的混合物催化燃烧反应则是修正的M-K反应机理。

1.1.2预处理的影响

Pt基催化剂的活性与催化剂预处理有一定的关系。Tsou等[18]研究了预处理对Pt/HBEA催化剂性能的影响，经过H2预处理的催化剂对邻二甲苯的催化活性明显优于氧气预处理的催化剂，这是源于经过氢气处理后催化剂表面形成大量的Pt0，还原态Pt0具有较高的邻二甲苯催化氧化活性；另一方面，氢气处理增强了Pt纳米粒子的分散度，从而提高了催化剂的活性。Peng等[19]制备了一系列Pt纳米粒子可控的Pt/CeO2催化剂，对甲苯的催化反应活性取决于Pt纳米粒子的大小；随着Pt颗粒尺寸的增加，催化剂活性先升高后降低，Pt/CeO2.0-1.8对甲苯的催化氧化活性最高(50=132℃,90= 143℃)，这归因于该催化剂上具有最佳的Pt纳米粒子的分散度和氧空位数量比例，两者均是甲苯催化氧化的活性位。Stakheev等[20]报道甲烷和丁烷在Pt/TiO2和Pt/SiO2上的氧化反应均是结构敏感反应，结构敏感性取决于反应物分子的大小，丁烷催化氧化反应的结构敏感性最强。苯在Pt/Al2O3催化剂上的催化反应是结构敏感反应[21]，随着Pt颗粒的增大，催化剂活性增强，这是由于氧气在较大Pt晶粒上易活化，催化剂表面活性Pt-O物种的密度增加，进而催化剂活性增强。Masaaki等[22]也认为Pt纳米粒子尺寸影响催化剂活性，随着Pt分散度的提高，CO和C3H6的催化反应活性均增强，CO和C3H6在Pt-Al2O3上的催化反应均是结构敏感反应。

1.1.3过渡金属改性

过渡金属改性的Pt催化剂是另一个研究热点。过渡金属的添加有助于提高活性组分的分散性，可以与金属Pt发生协同效应，进而提高催化剂的热稳定性及抗中毒能力。Yasuda等[23]研究了过渡金属掺杂的Pt/CeO2-ZrO2-SnO2/γ-Al2O3催化剂上甲苯、乙烯、乙醛的催化氧化活性。CeO2-ZrO2晶格中引入适量SnO2后，增强了氧的储存和释放能力，提高了VOCs完全氧化活性。CeO2-ZrO2-SnO2固溶体中Ce4+和Sn4+的还原性较强，进而催化剂的氧化还原性提高；催化剂Pt/CeO2-ZrO2-SnO2/γ-Al2O3上甲苯、乙烯、乙醛的完全氧化温度分别为55℃，110℃和140℃。Sedjame 等[24]研究了Pt/CeO2-Al2O3催化剂上正丁醇和乙酸的完全氧化，稀土元素Ce的添加提高了乙酸的转化效率，而正丁醇的转化率并没有显著提高，这也说明不同官能团VOCs在催化剂上的氧化机理不同。Wu等[25]制备了一系列WO改性的Pt/Al2O3催化剂。研究数据表明，WO的添加能够提高丙烷在Pt/Al2O3催化剂上的完全氧化活性，WO以单体/聚合的WO3簇形式存在。WO3的添加量不能超过一定的阈值，Pt和WO3之间的相互作用导致了更多的Ptᵟ+物种，此物种是丙烷完全氧化的活性相。

1.1.4载体的协同作用

Ferrandon等[26]报道CuO-Pt/La-Ce-Al2O3催化剂上La和Ce之间发生协同作用，提高了Pt纳米粒子的分散性，增加了催化剂表面Pt0物种的数量，提高了催化剂对CO、C2H4和CH4氧化反应的活性和稳定性。Zahra等[27]采用浸渍法制备了CeO2掺杂的1% Pt/Al2O3-CeO2催化剂，CeO2的重量含量分别为10%、20%和30%；CeO2纳米晶粒尺寸为8.1~8.7 nm时，催化剂催化活性较高，甲苯、二甲苯以及苯的净化效率分别为100%，100%和85%，高催化活性是因为CeO2提高了催化剂的氧化还原能力。Matejova等[28]以溶胶-凝胶法制备铈锆复合氧化物(Ce0.5Zr0.5O2)为载体，制备了相应的Pt催化剂和Au催化剂，用于二氯甲烷和乙醇的完全氧化反应。研究结果表明，Pt和Au的负载增强了载体表面Ce的氧化还原特性，尤其是对Pt催化剂较为显著。两种贵金属的负载降低了Ce0.5Zr0.5O2对二氯甲烷的催化氧化活性，但可以提高CO2的选择性，这主要是二氯甲烷首先在载体酸性位上进行吸附，而贵金属的负载弱化了载体的酸性，因此减弱了二氯甲烷在催化剂上的吸附数量和强度；对于乙醇完全氧化而言，Pt催化剂则大大提高了乙醇的氧化活性。

1.2 Pd基催化剂

1.2.1Pd催化剂的优异活性

与Pt基催化剂相比，Pd基催化剂对于甲烷、卤代烃等具有更优异的活性，且抗烧结，受卤素和水汽的影响较小。在一定条件下，Pd基催化剂比Pt基和Au基催化剂具有更高的活性。Kim等[29]研究了Pd/Al2O3催化剂对苯、甲苯和邻二甲苯的催化性能及催化特性。在相同的反应温度下，反应时间越长，VOCs转化效率越高；氢气预处理能够提高催化剂的活性。催化剂活性取决于Pd的氧化状态(PdO/Pd2+或Pd0)和Pd纳米粒子大小，并且活性相以PdO/Pd0形式存在的催化剂其催化活性相对较高，对邻二甲苯、甲苯和苯的完全转化温度分别为190℃、190℃和240℃。催化剂中活性相Pd的含量越高，Pd/Al2O3催化剂对邻二甲苯的起燃温度越低，转化率越高[30]。Son等[31]认为预处理方法影响Pd/Al2O3催化剂活性，经过氢气预处理的催化剂比在空气中预处理的催化剂具有更高的活性。

1.2.2稀土和添加剂的影响

稀土元素独特的4f电子层结构使其功能也更加多元化，这些元素自身具备一定的催化能力，同时还可以作为添加剂或助催化剂，与VOCs的Lewis酸根配位形成化合物，使更多的VOCs得以吸附在催化剂表面，进而提高主催化剂在各方面的催化性能，其中在实际工业应用中研究最多的是抗老化能力和抗中毒能力方面的提升。Wang等[32]报道Pd/Al2O3催化剂中掺杂La增强了催化剂对氧和甲醇的吸附，提高甲醇催化氧化的选择性和活性，降低CO对反应的不利影响；发现La元素的添加影响Pd电子结构，进而影响催化剂的活性。Kang等[33]报道Na改性的Pd/Al2O3催化剂在苯氧化反应中表现出较好的抗水中毒性和低温活性。元素Na的添加可抑制水分子的吸附，增加表面氧物种的数量，提升晶格氧的流动性，从而改善了带负电荷Pd的分散性和催化剂的氧化还原特性。Said等[34]报道了Ce和Zr的添加影响Pd/CeZr(1−x)O2/MCM-41催化剂的比表面积、孔结构和催化性能。Ce和Zr的添加提高催化剂的甲烷燃烧活性。当Ce/Zr摩尔比为1:2时，Zr的添加量为5%时，甲烷的燃烧活性最高，50和100分别为360℃和500℃。Shi等[35]研究了Pd/HZSM-5催化剂中添加Zr、Zn、Cu、La、Ba、Fe、Mn、Ca、Mg和Li元素对甲烷氧化性能的影响，结果表明ZrO2能够促进Pd基催化剂的活性及热稳定性。相对于Pd/HZSM-5而言，Pd-Zr/HZSM-5催化剂对甲烷的10和90分别降低25℃和55℃。催化剂活性随着O2脱附温度及甲烷还原催化剂温度的降低而增强。较多PdO(> 0)物种的存在很可能是促进催化剂活性提高的主要因素。李雪等[36]认为，Ca掺杂Pd/CeO2-ZrO2-Al2O3后，减弱了载体的酸性，催化剂表面弱碱中心的数量增加，从而影响VOCs的吸-脱附平衡过程，增强金属与载体间的相互作用，增加Pd元素周围的电子密度，使Pd保持在部分氧化状态，进而提高了甲醇的催化裂解反应活性。

1.3 Au催化剂

1.3.1Au催化剂的活性

由于对反应分子(氧、氢等)的惰性，Au催化剂的发现与发展起步比较晚，且Au催化剂的性能不如Pd和Pt催化剂。Masatake等[37-38]发现，对于低碳链烃类(甲烷和丙烷和丙烯等)燃烧来说，Au/Co3O4是目前最活跃的催化剂体系。Bastos等[39]制备了CeO2和MnO氧化物用于乙酸乙酯、乙醇和甲苯的完全氧化反应，负载Au后，催化剂活性明显地提高，尤其是Au/CeO2催化剂，对乙酸乙酯、乙醇和甲苯的完全转化温度分别为250℃、230℃和300℃。Carabineiro等[40]制备了许多种Au/MO催化剂(MO为CuO、Fe2O3、La2O3、MgO、NiO、Y2O3)，应用于乙酸乙酯和甲苯的催化氧化反应。结果表明，催化剂Au/MgO和Au/Y2O3随着Au负载量的增加而催化活性增强。Au/NiO和Au/CuO催化剂对乙酸乙酯和甲苯的氧化活性最好，催化剂的活性取决于载体的还原性和Au纳米粒子的尺寸。Centeno等[41]研究了正己烷、苯和异丙醇在Au/Al2O3和Au/CeO2/Al2O3催化剂上的氧化性能，Ce掺杂增强了Au的锚定和分散性，能够稳定小尺寸Au纳米粒；催化反应中Ce能够提高Au基催化剂的活性，主要源于Ce的存在提高了催化剂表面晶格氧的流动性及稳定和维持了活性Au纳米粒子的氧化状态。

1.3.2制备方法的影响

Grisel等[42-43]研究了制备技术对Au/Al2O3催化剂上甲烷氧化性能的影响，发现制备技术主要影响Au纳米粒子的粒径和以吸附态存在的Au的数量。甲烷在Au/Al2O3上是结构敏感反应，小尺寸的Au纳米粒子是高活性物种。均匀沉积沉淀法制备的催化剂中Au纳米粒子为3~5 nm，为活性最高的催化剂，但是此催化剂在使用过程中存在轻微的Au纳米粒子团聚，从而导致催化剂的失活现象。基于此，研究者后续研究了过渡金属掺杂的Au/MO/Al2O3(M = Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu和Zn)催化剂。通过MO的掺杂，在700℃热处理过程中Au纳米粒子能够稳定存在。大部分过渡金属氧化物均能提高甲烷的氧化活性，其顺序为CuO> MnO> CrO> FeO> CoO> NiO> ZnO。对Au/Al2O3催化剂而言，Au/MnO/Al2O3上甲烷氧化的表观活化能较低，主要源于MnO与Au纳米粒子的协同效应；反应过程中，反应发生在Au纳米粒子与MO的边界，甲烷在Au纳米粒子上发生化学吸附，MO提供活性氧物种。

1.4 双贵金属催化剂

1.4.1贵金属的协同效应

与单金属催化剂相比，第二种贵金属或者过渡金属的添加可以增强其活性或者对于特定反应产物的选择性，可以提高催化剂的抗中毒性。两种金属之间的协同效应提高了活性物种的分散度，是双金属催化剂活性更好的原因之一。Kim等[44]在甲苯完全氧化反应中发现，Pt-Au/ZnO/Al2O3催化剂比单Pt、单Au催化剂拥有更高的活性，Pt/Au的比例影响Pt和Au纳米粒子的尺寸和催化剂的活性。Lee等[45]报道了Au与Pd之间的协同效应可增强Au-Pd/CeO2催化剂上甲苯的完全氧化活性。适量的Au添加到Pd/CeO2催化剂中能够增加金属态Pd的比例，从而增强了催化剂的活性。Reto等[46]研究了甲烷在负载型双金属Pd-Pt催化剂上的完全氧化反应，他们认为Pt的添加能够提升催化剂的活性，但不是越多越好，存在一定的阈值。Persson等[47]报道了同样的实验现象，Pd0.67Pt0.33和Pd50Pt50催化剂在甲烷氧化反应中具有最高的活性和稳定性；Pt既可以扮演有利因素，也可扮演不利因素。Nassiri等[48]认为，Pt与Pd的比例影响催化剂的稳定性及甲烷燃烧反应的活性。当Pt/Pd比例为1:1时，催化剂的活性和稳定性最佳。Lapisardi等[49]研究发现，Pt掺杂的Pd/Al2O3催化剂在湿甲烷贫燃反应中表现出优异的催化性能，两种贵金属存在相互作用。少量Pt的添加影响PdO的生成和分解，进而影响了催化剂的反应活性。Fu等[50]报道甲苯在Pt-Pd/ MCM-41催化剂上具有优异的性能，在180℃下几乎达到100%甲苯转化。Pt和Pd之间的相互作用致使Pt纳米粒子分散度较高，粒径较小，且具有较多的Pt0物种，催化剂的氧吸附能力和还原能力增强，进而催化剂的活性比单一组分的催化剂活性高。

1.4.2微粒结构的影响

Wang等[51]制备了油酸改性的Pt-Pd/Al2O3-OA催化剂，研究结果表明，油酸的添加能够促进Pt和Pd纳米粒子的分散度，进而提高催化剂的活性。与单贵金属催化剂相比，Pt-Pd/Al2O3-OA催化剂在甲苯燃烧反应中表现出了较高的反应活性和热稳定性，且反应过程中不会发生积碳。Zhao等[52]将3D PdPt合金用于甲烷氧化反应，PdPt合金比单金属Pd拥有更强的甲烷活化能力。PdO-PtO2是反应活性相，Pd2.41Pt具有最佳的甲烷燃烧活性，且表现出了最好的稳定性及抗CO2和H2O中毒能力。Hosseini等[53]研究了不同形貌的Pd-Au/TiO2催化剂对甲苯和丙烯的催化氧化性能。研究发现，具有壳@核结构的催化剂Pd@Au/TiO2性能最好。甲苯和丙烯的氧化反应遵循Langmuir–Hinshelwood机理，甲苯和丙烯存在竞争吸附现象，甲苯的存在抑制丙烯的催化氧化。

2 载体的性质对催化剂活性的影响

催化剂载体是固体催化剂特有的组成部分，是催化剂活性组分的骨架，支撑活性组分，是活性组分得到分散，增强催化剂强度，有时还担当助剂的角色；载体本身的物理化学性质，如比表面积、孔容、孔径和表面酸碱性等，载体与活性组分的相互作用均影响催化剂的催化活性。在负载型贵金属催化剂中，国内外研究比较多的有Al2O3、TiO2、SiO2、分子筛和活性炭等。近年来报道的催化剂载体还有Co3O4、Mn2O3等多孔金属氧化物。因此，载体不同，催化剂表现出不同的VOCs催化燃烧活性。

2.1 载体的性质

Tsou等[54]研究了低浓度邻二甲苯(1700×10-6)在Pt/HBEA催化剂上的催化反应。邻二甲苯发生两种反应，一种是转化为CO2和H2O，另一种是在分子筛孔内发生碳化反应，碳化反应并不影响邻二甲苯转化为CO2。邻二甲苯的完全转化温度与Pt的含量密切相关，Pt的分散度对催化剂性能影响不大，且发现Pt0的存在能够显著提高催化剂的活性。

Wu等[55]报道活性炭负载的~0.3%Pt催化剂在BTX(苯、甲苯和二甲苯)完全氧化方面展示了较高的活性，对于空速为21000 h-1的 BTX，在140℃时就可以实现完全转化，一方面由于活性炭可以富集VOCs，另一方面经过预处理的活性炭呈现石墨化，是催化剂具有高活性的关键因素。Vinichenko等[56]研究了Al2O3和SiO2负载的贵金属催化剂对甲烷和正戊烷的催化活性。实验结果表明，Al2O3负载的贵金属颗粒比较均匀且分散性好，甲烷和正戊烷的转化率取决于金属颗粒的粒径分布；就同一种贵金属而言，Al2O3负载的催化剂活性较好。Miller等[57]研究了不同氧化物载体负载的Pd催化剂的甲烷氧化活性，发现PdO-Pd*是甲烷氧化的活性相，载体的氧化还原能力影响PdO-Pd*的数量，进而影响催化剂的活性。Wang等[58]制备了有序的介孔Co3O4(3D)和Pd/Co3O4(3D)催化剂，用于邻二甲苯的完全氧化反应；相对于体相Co3O4(B)而言，Co3O4(3D)具有较高的催化活性，且Pd/Co3O4(3D)的活性显著高于Pd/Co3O4(3DL)；研究发现，Pd/Co3O4(3D)催化剂具有更多的有序介孔结构，且Pd在Co3O4(3D)上的分散性较好，氧化态的Pd是邻二甲苯完全氧化反应的活性相。

Wei等[59]研究了三维有序介孔TiO2负载Pt和Pd催化剂，其中载体具有完美有序的介孔结构，Pt和Pd纳米粒子尺寸均为3.6 nm，均以半球形结构分散于载体的介孔中；Pt和Pd与TiO2的相互作用增强了催化剂的氧化还原能力，三维有序介孔TiO2负载的Pt和Pd合金催化剂不仅提高了催化剂的活性(10、50和90分别为262℃、338℃和386℃)，而且能够明显降低贵金属的用量。

载体的酸碱度在负载型催化剂中发挥着重要作用，影响活性组分的分散度及金属与载体的相互作用，从而影响催化剂的活性。Yoshida等[60]研究了载体对Pt基催化剂和Pd基催化剂的低温丙烷氧化性能的影响，发现催化剂的催化活性随载体的酸强度不同而不同。对于Pt催化剂而言，载体的酸性越强其性能越好，而Pd则比较适合负载于酸强度适中的氧化物载体上；载体对Pt催化剂和Pd催化剂上丙烷氧化活性的影响主要体现在载体调控活性组分的氧化状态。Pt和Pd负载于酸性载体时，均不易被氧化。随着载体酸强度的降低，Pd的氧化程度增强，催化剂活性也增强。然而负载在碱性载体上的Pd催化剂活性最弱，尽管此时Pd的氧化程度最大，这种低活性是由于氧化钯颗粒过度稳定，形成了类似的二元氧化物；而Pt催化剂则是载体酸性越强，Pt纳米粒子越不易氧化，相应的催化剂活性越好。Dai等[61]探讨了载体酸性位对Pd/ZSM-5催化剂上甲烷燃烧性能的影响，实验数据表明ZSM-5的酸性位的存在提高了Pd的分散度，能够阻止Pd纳米粒子团聚，对催化剂的活性和稳定性起到了关键作用。

2.2 金属与载体的相互作用

贵金属与载体之间的相互作用影响催化剂的活性、选择性和稳定性[62]。Ousmane等[63]研究了CeO2、TiO2、Al2O3和Ce-Al2O3负载的Au催化剂，Au/CeO2催化剂具有优异催化活性，对丙烯和甲苯完全氧化的温度分别为230℃和293℃；Au纳米颗粒锚定于CeO2表面的氧缺陷位，氧空位增强了氧的流动性，从而提高了相应催化剂的活性；作者认为Au纳米颗粒与CeO2之间强相互作用是催化剂高活性的关键，提高了Au的分散性和稳定性。Yang等[64]通过锆氧化物负载不同贵金属，研究了金属与载体之间相互作用的成因，Pd/ZrO2催化剂发生SMSI，主要是Pd与酸性位之间的相互作用，而Pt/ZrO2催化剂则是界面之间的相互作用，两种SMSI均能够加速氧物种的活化，进而提高催化剂的甲苯完全氧化活性。Kocemba等[65]报道Pt/BaSnO3催化剂中Pt与BaSnO3之间存在强相互作用，此相互作用决定了催化剂的活性和对反应分子的吸附特性，并决定了催化反应的反应机理；CO和H2在Pt/BaSnO3上氧化过程中，检测到不同的活性物种，诸如BaPtO3、Pt-Sn、Pt-O-Sn或Pt-Sn-O、Pt-Ba-O。Pt含量比较低时，Pt与BaSnO3相互作用导致Pt纳米粒被完全包裹，造成CO和H2无法吸附，反应温度较高，而Pt含量较高时，两者的相互作用比较弱，催化剂活性较高。

3 结语

贵金属催化剂在VOCs催化燃烧中表现出了高的催化活性，并已广泛应用于化学化工行业。但目前大部分研究工作集中于成分相对单一的VOCs，而在实际工业生产中产生的VOCs，其种类繁多，成分复杂、浓度及流量差异性很大。因此，实验和理论研究应结合实际催化系统的工况条件，开展不同组分、浓度、空速等多因素、多交叉方面的研究，开发低温催化燃烧技术，以改善传统燃烧方式，具有重大的科学和现实意义。

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Progress of Precious Metals Catalysts for Catalytic Combustion of Volatile Organic Compounds

TANG Zhen-yan, LIU Feng, ZUO Chuan, HOU Wen-ming*

(State Key Laboratory of Advanced Technologies for Comprehensive Utilization of Platinum Metals, Sino-platinum Metals Co. Ltd., Kunming Institute of Precious Metals, Kunming 650106, China)

Catalytic combustion is currently one of the most effective technologies for treating volatile organic compounds(VOCs). Precious metals catalysts have been widely used in the catalytic oxidation of VOCs due to their high activity and stability. The research progress of precious metal catalysts were reviewed. The effects of types of active components (Pd, Pt and Au), particle size, preparation methods, synergetic effect, carrier properties and the interaction between carriers and active metals on the performance of catalysts were systematically discussed. At last, the research directions for thecatalysts were proposed.

waste gas treatment; VOCs; catalytic combustion; precious metals catalyst

X51；O643.3

A

1004-0676(2020)03-0085-09

2020-02-28

唐振艳，女，博士，副研究员，研究方向：稀贵金属催化材料。E-mail: zhenyan.tang@163.com

侯文明，男，高级工程师，研究方向：贵金属化学。E-mail: hwm@ipm.com.cn