CuOx-V2O5–WO3/TiO2 Catalysts with Tuned Redox–Acid Sites for Low-Temperature Chlorobenzene Oxidation

氯苯 催化作用 双功能 化学 氧化还原 键裂 降级(电信) 无机化学 分解 解吸 氧气 催化氧化 化学工程 多相催化 催化循环 光化学 路易斯酸 原位 激进的 纳米颗粒 化学计量学 双功能催化剂 选择性 离解(化学) 吸附 组合化学 反应机理
作者
Mingxian Gong,Wanyu Gong,Yinye Chen,Kui Niu,Sibo Wang,Hongjun Jin,Jiachang Zuo,Yongjin Luo,Qingrong Qian,Qinghua Chen
出处
期刊:Industrial & Engineering Chemistry Research [American Chemical Society]
卷期号:64 (41): 19843-19854 被引量:2
标识
DOI:10.1021/acs.iecr.5c02753
摘要

Chlorobenzene (CB), as a representative chlorinated volatile organic compound (CVOC), is a persistent pollutant that demands efficient degradation strategies. A key challenge lies in simultaneously optimizing the catalyst redox capacity and surface acidity to enable C–Cl bond cleavage and Cl – desorption. Herein, a series of CuO x -modified V 2 O 5 –WO 3 /TiO 2 ( x Cu-VWTi) catalysts were developed and evaluated for CB oxidation. The optimal 5%Cu-VWTi catalyst achieved 90% CB conversion at 250 °C and remained stable for over 60 h. Characterizations reveal that a low Cu loading (≤5%) can enhance the V 5+ /V 4+ redox cycle and increase lattice oxygen mobility through doping. It also reduces the number of surface Lewis acid sites (LAS), which promotes the complete oxidation of CB to CO 2 . Excessive Cu content (10%) causes the aggregation of CuO nanoparticles and alters the electronic structures of V and Ti. This results in a significant increase in the proportion of LAS, as indicated by the rise in the L/B ratio from 14.9 to 15.7, which subsequently reduces the catalytic activity. In situ DRIFTS experiments demonstrate that moderately dispersed Cu (≤5%) can balance Cl – desorption and C–Cl bond activation through Cu–O–V interactions. However, Cu aggregation disrupts this synergistic effect. This study offers mechanistic insight and design guidance for redox–acid bifunctional catalysts toward efficient CVOC abatement.
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