The potential utility of Pt/TiO2 as thermocatalyst of volatile organic compounds in air

Abstract

As the society develops, public interest in indoor air pollution increases. Therefore, the management of indoor air quality has become an important issue. In this regard, there is growing demand for the proper control of volatile organic compounds (VOCs) such as formaldehyde (FA), acetaldehyde (AA), and toluene (T). In an effort to develop efficient treatment options for VOCs, the potential of titanium dioxide (TiO2)-supported platinum (Pt) catalyst (Pt/TiO2) was investigated for low-temperature catalytic oxidation against three targets (i.e., FA, AA, and T) at concentrations ranging from 10 to 100 ppm. The yield of carbon dioxide (CO2) was measured to evaluate the extent of VOC mineralization. The conversion efficiency of target VOCs was negatively affected by reducing the bed mass and increasing the concentration of the target compound. In addition, the reaction intermediates of the target compound due to the catalytic action and the action paths of the catalysis were evaluated based on the results of in situ diffuse reflectance infrared Fourier transform spectroscopy. This study provides important insights into the effect of process variables on the low temperature thermal catalytic oxidation of single and multi-component VOC systems and overall performance of the catalytic system. |사회가 발전함에 따라 실내공기질에 대한 대중의 관심이 높아지고 있다. 따라서 실내공기 중의 주요 오염물질인 포름알데히드 (FA), 아세트알데히드 (AA), 톨루엔 (T)과 같은 휘발성 유기 화합물 (VOC)의 체계적인 관리의 필요성이 강조되고 있다. VOC에 대한 효율적인 처리 옵션을 개발하기 위한 노력의 일환으로 이산화티타늄 (TiO2)을 기반으로 백금 (Pt)을 첨가한 Pt/TiO2 촉매의 잠재력을 조사하고 세 가지 대상 성분(FA, AA, T (농도 범위 10 ~ 100ppm))에 대한 제거 효율과 제거 특성에 대한 체계적인 연구체계를 구축하고자 하였다. 이를 위해, 이산화탄소 (CO2) 생성률을 측정하여 VOC 전환률을 평가하였다. FA (100 ppm), AA (10 ppm) 및 T (10 ppm)에 대한 100% 전환(0.2 L atm min-1)은 각각 30 (실온), 190 및 160°C 에서 달성되었다. 조사 대상 VOC 성분들에 대한 전환 효율은 촉매의 총량 및 VOC의 농도 증가와 같은 요인들에 의해 부정적인 영향을 받았다. 또한 촉매 작용으로 인해 대상 화합물의 반응 중간체 생성 및 촉매의 작용 경로는 Diffuse reflectance infrared fourier transform spectroscopy (DRIFTS)의 분석결과를 기반으로 평가하였다. 이 연구는 단일 및 복합성분 VOC 시스템의 저온 열 촉매 산화와 촉매 시스템의 전체 성능에 대한 공정 변수의 영향에 대한 중요한 통찰력을 제공한다.