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第 9 期 李 奔，等: 自组装低负载量 Pd/γ-Al 2 O 3 催化剂催化氧化甲苯 ·1557·

仪测定，高纯 N 2 作为吸附质和回填气，测定孔体积 前和反应后甲苯的体积分数，%；φ(CO 2 )和 φ(CO)
时的相对压力（P/P 0 ）为 0.99，比表面积由 Brunauer- 分别代表 CO 2 和 CO 的体积分数，%。
Emmett-Teller（BET）公式计算得出。XRD 表征在
2 结果与讨论
X 射线衍射仪上进行，使用 Cu K α 射线，管压 40 kV，
管流 100 mA，扫描范围为 20°~80°，连续扫描速度
2.1 催化活性和稳定性测试
为 4(°)/min，扫描步长为 0.05°。TEM 表征利用透射
在甲苯体积分数为 0.1%、空速为 18000 mL/(g·h)
电子显微镜观测催化剂表面纳米粒子的形貌及分
条件下， Pd/γ-Al 2 O 3 -IM 、 Pd/γ-Al 2 O 3 -DP 和 Pd/γ-
布，工作电压 60 kV。XPS 表征在 X 射线光电子能
Al 2 O 3 -SA 这 3 种催化剂上甲苯的转化率随温度的变
谱仪上进行，使用 Al K α （hν=1486.6 eV）为激发源。
化见图 1。
H 2 -TPR 在化学吸附仪上进行，信号用热导池检测器
（TCD）进行监测，0.05 g 催化剂在 Ar 气氛下 300 ℃
预处理 1 h，冷却至室温后，通入含 H 2 10%（体积
分数）的 H 2 /Ar 混合气（30 mL/min），以 10 ℃/min
的速率升温至 400 ℃进行程序升温还原。
1.4 催化剂的评价
称取 0.5 g 催化剂与等体积石英砂混合后置于
内径为 8 mm 的石英反应管中，将空气通入装有甲
苯的恒温鼓泡器（冰水浴）中带出甲苯并与高纯空
气混合均匀后，导入固定床反应器中进行催化降解
反应。通过调节质量流量计，控制甲苯体积分数为
图 1 Pd/γ-Al 2 O 3 -IM、Pd/γ-Al 2 O 3 -DP 和 Pd/γ-Al 2 O 3 -SA 催
0.1%，空速在 18000~54000 mL/(g·h)范围内。通过 化氧化甲苯性能
装有火焰离子化检测器（FID）和热导检测器（TCD） Fig. 1 Catalytic oxidation of toluene over Pd/γ-Al 2 O 3 -IM,
的气相色谱在线检测尾气中甲苯和氧化产物的含 Pd/γ-Al 2 O 3 -DP and Pd/γ-Al 2 O 3 -SA catalysts

量。测定不同温度下甲苯的转化率和 CO 2 的选择性，
从图 1 中可以看出，Pd/γ-Al 2 O 3 -SA 的 T 98 仅为
并将甲苯实现 98%转化率时的温度记为 T 98 。
220 ℃，比 Pd/γ-Al 2 O 3 -DP 和 Pd/γ-Al 2 O 3 -IM（260 和
甲苯的转化率和 CO 2 的选择性分别按下式计算： 295 ℃）的 T 98 分别降低了 40 和 75 ℃。结果表明，
 CH 8    C 7H 8 
7
7 CH 8转化率 / %  inlet outlet  100（1） Pd/γ-Al 2 O 3 -SA 催化氧化甲苯具有高活性。
  7 8 CH
inlet 为了研究空速对 Pd/γ-Al 2 O 3 -SA 催化活性的影
  2 CO 响，在不同空速条件下，分别测试了 Pd/γ-Al 2 O 3 -SA
CO 2选择性 /%      100 （2） [6-8,12,24-27]
CO   2  CO 催化氧化甲苯的活性，并与其他文献 报道
式中：φ(C 7 H 8 ) inlet 和 φ(C 7 H 8 ) outlet 分别代表反应 的催化剂性能进行了对比，结果见表 1。

表 1 各种催化剂催化氧化甲苯的催化活性
Table 1 Catalytic data in the combustion of toluene over various catalysts
反应条件
催化剂 制备方法 T 98/℃ 数据出处
甲苯用量 空速
0.03%Pd/γ-Al 2O 3 自组装 0.1%（体积分数) 18000 mL/（g·h） 220 本文
0.03%Pd/γ-Al 2O 3 自组装 0.1%（体积分数） 36000 mL/（g·h） 230 本文
0.03%Pd/γ-Al 2O 3 自组装 0.1%（体积分数） 54000 mL/（g·h） 245 本文
0.01%Pt-0.02%Pd/SS 浸渍 4~6 mg/L 10000 h –1 210 [6]
0.09%Pd/CeO 2-Y 2O 3 浸渍 5 mg/L 15000 h –1 270 [7]
0.5%Pd/C 浸渍 0.1%（体积分数） 40000 mL/（g·h） 400 [8]
0.5%Pd/mesoZrO 2 浸渍 0.1%（体积分数） 60000 mL/（g·h） 250 [12]
0.3%Pd/MCM-41 一步合成 0.1%（体积分数） 10000 h –1 220 [24]
0.5%Pd-1%Au/TiO 2 浸渍-沉积沉淀 0.1%（体积分数） 60000 mL/（g·h） 230 [25]
0.5%Pd/BMS-15 浸渍 0.1%（体积分数） 42000 h –1 250 [26]
0.5%Pd/Ta 2O 5;Pd/Nb 2O 5 浸渍 0.1%（体积分数） 60000 mL/（g·h） 250 [27]