【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】甲苯是一種典型的揮發(fā)性有機(jī)污染物(VOCs)，對環(huán)境保護(hù)和人類健康造成了威脅。在眾多VOCs控制技術(shù)中，催化氧化法因處理效率高、凈化徹底，被認(rèn)為是最具前景的凈化技術(shù)之一。有研究提出，在VOCs實際工程應(yīng)用中，通過配備熱交換器、電熱棒加熱、氣流橫膈膜以及保溫蓋板等手段來減小能量損耗。而傳統(tǒng)電阻加熱或燃料燃燒加熱模式會造成熱量的大量流失，并存在啟停較慢、傳熱效率低等問題。既往研究提出，鐵磁性材料耦合電磁感應(yīng)以實現(xiàn)間歇源VOCs污染控制，同時，磁能通過鐵磁性載體材料轉(zhuǎn)化為熱能，由內(nèi)而外傳遞能量，最大限度地降低了能量的損耗。除了節(jié)能與操作簡單以外，相比較傳統(tǒng)電阻爐加熱而言，催化劑在交變磁場中只需更低的溫度來活化反應(yīng)物，但少有研究闡釋電磁感應(yīng)的促進(jìn)效應(yīng)。此前報道表明，錳氧化物和Pt活性位點通過物理涂附與載體結(jié)合，缺乏結(jié)構(gòu)連接緊密性，導(dǎo)致活性無明顯差異。
 

　　本研究為了增強(qiáng)泡沫鎳和載體之間的相互作用，運(yùn)用電沉積法制備了泡沫鎳上原位生長氧化錳片形成Mnx-NF整體式催化劑，篩選出錳含量為18.2%的Mn18.2-NF作為電磁感應(yīng)驅(qū)動的最佳材料，結(jié)合電磁感應(yīng)下的相關(guān)表征證明了交變磁場誘導(dǎo)的集膚效應(yīng)有利于氧化物質(zhì)的活化，實現(xiàn)了低溫下更優(yōu)異的甲苯氧化性能；結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)表征證明交變磁場誘導(dǎo)的“集膚效應(yīng)”利于氣相氧的活化，促進(jìn)中間產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化，從而提升了MnOx對甲苯的催化氧化活性。該工作探討了“集膚效應(yīng)”對非貴金屬氧化體系的促進(jìn)效應(yīng)，有助于推動電磁感應(yīng)技術(shù)在環(huán)境領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用。
 

　　近日，中國科學(xué)院城市環(huán)境研究所賈宏鵬研究團(tuán)隊在《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)》(Environmental Science & Technology)上，發(fā)表了題為Monolithic Catalyst of Ni Foam-supported MnOx for Boosting Magnetocaloric Oxidation of Toluene的研究成果。研究工作得到國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會、福建省中國科學(xué)院STS項目的支持。
 

交變磁場通過“集膚效應(yīng)”促進(jìn)甲苯降解示意圖