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介孔铝耦合等离子体催化分解CF4研究

收稿日期：2024-12-15 修回日期：2025-03-19 接受日期：2025-03-21

DOI:10.20078/j.eep.20250407

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    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... 展开+
    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10mL/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50mL/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。 收起-

    作者：

    • 沈锋华
    • 李雨芹
    • 刘菀凝
    • 向开松
    • 刘恢*

    作者简介

    第一作者：沈锋华(1987—),男,湖北荆门人,副教授,主要研究方向为大气污染控制与资源化研究。E-mail:fhshen@csu.edu.cn
    通讯作者：刘恢(1979—),男,湖南常德人,教授,主要研究方向为大气污染控制与资源化研究。E-mail:leolau@csu.edu.cn

    单位

    • 中南大学 冶金与环境学院,湖南 长沙 410083

    关键字

    • 铝电解
    • CF4
    • 铝催化剂
    • 等离子体
    • 温室气体

    基金项目

    国家重点研发计划资助项目(2024YFC3712104)

    引用格式

    沈锋华,李雨芹,刘菀凝,等.介孔铝耦合等离子体催化分解CF4研究[J].能源环境保护,2025,39(4):88−94.
    SHEN Fenghua, LI Yuqin, LIU Wanning, et al. Catalytic Decomposition of CF4 by Mesoporous AluminumCoupled with Non-Thermal Plasma[J]. Energy Environmental Protection, 2025, 39(4): 88−94.

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