介孔铝耦合等离子体催化分解CF4研究
沈锋华
李雨芹
刘菀凝
向开松
刘恢
中南大学冶金与环境学院,湖南长沙 410083
摘要：CF4是一种强温室气体,具有极强的热稳定性,铝电解工业烟气是CF4的主要排放源.现有基于铝基催化剂的热催化技术可实现CF4高效分解,但反应温度需达到600 ℃以上.由于实际铝电解过程中烟气最高温度仅有140℃,研发低温烟气CF4催化分解技术是铝电解行业减少温室气体排放的重要需求.针对CF4低温分解难题,提出铝基催化剂耦合低温等离子体分解CF4的思路,设计了富羟基介孔铝催化剂,实现了常温(25 ℃)下CF4的高效分解.围绕铝表面羟基位点构筑,以异丙醇铝为铝源,采用溶胶-凝胶法制备富羟基介孔铝,显著提升了 CF4的分解效率.在CF4浓度为10％、流量为10 mL/min条件下,介孔铝耦合等离子体对CF4分解效率最高可达95％.流量提升至50 mL/min,最高分解效率仍可达70％.介孔铝的强酸性位点和羟基含量分别比商业Al2O3提高16.2％和118.0％.介孔铝表面酸碱性位点含量更高,其中弱碱性位为Al—OH,强碱性位为O2-等活性氧.反应后,介孔铝表面的Al—OH参与了 CF4分解,转变为C和AlF3沉积在催化剂表面,导致孔隙堵塞,使CF4分解效率下降.羟基可在CF4分解反应过程中提供质子,扮演碱性位和B酸双重作用,从而提高CF4分解性能.
关键词：铝电解CF4铝催化剂等离子体温室气体
分类号：X701(一般性问题)
资助基金：国家重点研发计划(2024YFC3712104)
论文发表日期：2025-08-30
在线出版日期：2025-08-19（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：7( 88-94 )
英文信息