吸附型复合催化剂光催化消除煤矿瓦斯的机理

摘要

为研究自制的氧化镓/煤基活性炭吸附型催化剂(15％ Ga2O3/AC)光催化消除矿井瓦斯机理,开展了复合催化剂光助消除模拟矿井瓦斯中甲烷气体的实验.采用X-射线衍射(XRD)、高分辨透射电镜(HRTEM)、N2吸附-脱附技术对催化剂的复合效果、微观界面结构、孔体积、孔径分布和比表面进行表征,利用荧光发射谱、电子自旋共振谱(ESR)对光生电荷分离、光电子迁移和活性物种的产生进行测定;结合对甲烷降解动力学的分析可知,15％ Ga2O3/AC可循环多次用于低浓度煤矿瓦斯的光助消除,煤基活性炭在增强复合催化剂对CH4分子吸附能力的同时还促进光生电荷分离以产生更多光空穴(h+)和超氧自由基(O(2.)-),使CH4经h+抽氢产生的·CH3进一步被O(2.)-氧化,提高催化剂消除瓦斯性能,为利用光氧化技术治理矿井局部瓦斯提供理论依据.