催化燃燒裝置允許燃燒稀薄的燃料/空氣混合物的催化燃燒是在環(huán)境上優(yōu)先利用天然氣作為能源以及從工業(yè)廢水中去除有機(jī)可燃?xì)怏w的關(guān)鍵。催化燃燒裝置的潛在應(yīng)用范圍很大，并且可以在運(yùn)行溫度上變化。現(xiàn)有和新催化燃燒技術(shù)的成功廣泛實(shí)施將在很大程度上取決于合適的低成本催化材料的可用性。由于沒(méi)有一種材料能夠滿足所有需求，因此需要根據(jù)給定技術(shù)的特定要求來(lái)協(xié)調(diào)開(kāi)發(fā)新催化劑。面臨的挑戰(zhàn)是將燃燒催化劑領(lǐng)域的現(xiàn)有知識(shí)和專業(yè)知識(shí)與合成方法的創(chuàng)新相結(jié)合，改進(jìn)了新的特定復(fù)合形式的配方和應(yīng)用。本文概述了目前的技術(shù)水平，然后重點(diǎn)介紹了在1000 K以下的應(yīng)用中的鈣鈦礦。給出了高活性配方實(shí)例以及通過(guò)受控合成和合適的載體組合進(jìn)一步增強(qiáng)其活性的實(shí)例。還提出了用于高溫催化燃燒的高性能材料的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

　　VOCs（揮發(fā)性有機(jī)化合物） 是指在常壓下沸點(diǎn)在50~260 ℃、常溫下飽和蒸汽壓大于133.32 Pa的有機(jī)化合物， 或者在常溫常壓下任何能揮發(fā)的有機(jī)液體和固體。VOCs類目復(fù)雜，主要包含烯烴、烷烴、醇類、芳香烴、芳烴類、醛類、鹵代烴等，主要產(chǎn)生于制藥、制鞋、石油煉化和噴漆等行業(yè)。某些VOCs對(duì)臭氧層有破壞作用，如含氫氯氟烴(HCFCls)和氯氟烴(CFCs)；VOCs也是形成霧霾的重要前物，是有毒有害氣體的重要來(lái)源，環(huán)保部已將其列為細(xì)顆粒物之外大的空氣污染元兇[3]。隨著工業(yè)化進(jìn)程的加快，VOCs引起的健康與環(huán)境問(wèn)題引來(lái)越來(lái)越多的關(guān)注，VOCs的處理也已迫在眉睫。

　　催化燃燒裝置在VOCs治理中的重要地位

　　VOCs治理有較多措施， 其治理方法包括源頭減量、中間控制和末端處理等。目前，我國(guó)以末端治理為主。末端治理技術(shù)一般分為破壞性處理和回收性處理。破壞性處理主要包括催化燃燒法和焚燒處理法?；厥招蕴幚戆ㄎ辗ā⒗淠?、吸附法和膜分離法等[5]?；厥招蕴幚硪蚱浼夹g(shù)手段還不成熟，成本較高，目前沒(méi)有大規(guī)模應(yīng)用。焚燒法是直接將VOCs 通入焚燒爐中，在爐內(nèi)充分燃燒，產(chǎn)生二氧化碳和水[6]。該方法成本較低，運(yùn)用范圍較廣，技術(shù)線路也比較成熟。催化燃燒法是在廢氣燃燒的時(shí)候加入某種催化劑，降低VOCs 的燃點(diǎn), 使VOCs能夠充分燃燒, 終生成二氧化碳和水，實(shí)現(xiàn)直排。當(dāng)前常用催化劑種類有Cu、Fe、Ti等非貴金屬與Pd、Au、Pt等貴金屬兩大類。焚燒處理法和催化燃燒法在VOCs治理中占據(jù)核心地位，因其分解氧化*、治理效率高而得到廣泛應(yīng)用，其中催化燃燒法因無(wú)明火、節(jié)能、氧化溫度低而得到廣泛應(yīng)用。

　　催化燃燒是一種涉及氣—固兩相的化學(xué)反應(yīng)，其本質(zhì)機(jī)理為在有活性氧參與的條件下發(fā)生的深度氧化反應(yīng)[7]。在反應(yīng)過(guò)程中，加入催化劑可以顯著降低反應(yīng)所需的活化能，VOCs 富集在催化劑表面，在較低燃燒溫度下發(fā)生無(wú)焰燃燒，終分解為二氧化碳和水，同時(shí)釋放出大量的熱。