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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99%。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%。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@scu.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

    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, 向开松, 刘恢. 介孔铝耦合等离子体催化分解CF_4研究[J/OL]. 能源环境保护: 1-7[2025-04-17]. https://doi.org/10.20078/j.eep.20250407.

    SHEN Fenghua, LI Yuqin, LIU Wanning, XIANG Kaisong, LIU Hui. Catalytic Decomposition of CF_4 by Mesoporous Aluminum Coupled with Non-Thermal Plasma[J/OL]. Energy Environmental Protection: 1-7[2025-04-17]. https://doi.org/10.20078/j.eep.20250407.


    SHEN Fenghua, LI Yuqin, LIU Wanning, XIANG Kaisong, LIU Hui. Catalytic Decomposition of CF_4 by Mesoporous Aluminum Coupled with Non-Thermal Plasma[J/OL]. Energy Environmental Protection: 1-7[2025-04-17]. https://doi.org/10.20078/j.eep.20250407.


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