湿式催化氧化技术（CWO）的核心催化剂需具备高活性、稳定性及抗中毒能力，按材料类型可分为以下几类，其性能特点及应用场景如下：

一、贵金属催化剂

以铂（Pt）、钯（Pd）等贵金属为活性组分，负载于氧化物载体上，是 CWO 中催化效率最高的类型之一。

典型材料

Pt/Al₂O₃、Pt/TiO₂：在高温高压下对各类有机物（如酚类、农药）氧化活性极强，COD 去除率可达 95% 以上。

Pd/CeO₂：利用 CeO₂的储氧能力提升 Pd 的分散性，适用于含氮有机物（如苯胺）的降解。

优势

催化活性高，可在较低温度（150-200℃）下高效反应；

化学稳定性强，不易受废水中共存离子（如 Cl⁻、SO₄²⁻）影响。

应用限制

成本高昂（贵金属占比可达催化剂成本的 70%），限制大规模应用；

高浓度 Cl⁻（＞1000mg/L）可能导致催化剂中毒失活。

二、过渡金属氧化物催化剂

以铜（Cu）、铁（Fe）、锰（Mn）、锌（Zn）等过渡金属的氧化物为活性成分，常以单组分或复合氧化物形式存在。

典型材料

CuO-ZnO 复合氧化物：对脂肪酸（如乙酸、丙酸）降解效果显著，在 220℃下 COD 去除率超 85%。

MnO₂-TiO₂体系：针对含酚废水（如苯酚、甲酚），可通过表面羟基自由基（・OH）加速氧化反应。

Fe₃O₄@SiO₂核壳结构：利用磁性 Fe₃O₄便于催化剂回收，SiO₂壳层抑制 Fe 离子溶出（溶出量＜0.1mg/L）。

优势

成本低廉（仅为贵金属催化剂的 1/10-1/5），适合工业废水处理；

对部分特定污染物（如有机酸）针对性强。

应用限制

高温（＞250℃）下金属离子易溶出，导致二次污染（如 Cu²⁺溶出量＞1mg/L 时需额外处理）；

耐酸腐蚀性差，废水 pH＜3 时活性显著下降。

三、稀土元素催化剂

以铈（Ce）、镧（La）等稀土元素为核心，常与过渡金属复合，利用稀土的氧化还原特性提升催化性能。

典型材料

CeO₂-La₂O₃复合氧化物：Ce⁴⁺/Ce³⁺与 La³⁺的价态循环促进氧空位生成，增强对 COD 的吸附氧化能力。

Cu-Ce/TiO₂催化剂：Cu 提升低温活性（180℃即可启动反应），Ce 增强抗硫中毒能力（适用于含硫酸盐废水）。

优势

抗中毒能力强，可耐受 S、P 等杂质（如废水中 SO₄²⁻≤5000mg/L 时活性稳定）；

高温稳定性好（300℃下晶体结构不易坍塌）。

应用限制

单独使用时低温活性不足（＜150℃时反应速率慢），需与过渡金属协同；

稀土资源稀缺，成本高于普通过渡金属催化剂。

四、复合载体催化剂

通过设计多级孔道载体或复合氧化物载体，提升活性组分分散性与传质效率。

典型材料

TiO₂-SiO₂负载 Fe-Cu：介孔 SiO₂（孔径 2-50nm）与 TiO₂复合，比表面积达 300m²/g 以上，金属颗粒尺寸可控制在 5-10nm。

ZrO₂-Al₂O₃负载 Mn-Co：利用 ZrO₂的高机械强度和 Al₂O₃的高比表面积，降低催化剂磨损（磨损率＜0.5%/ 年）。

优势

载体结构可调，可根据废水特性优化孔道分布（如处理高黏度废水时采用大孔载体）；

金属分散性好，活性位点利用率提升 20%-30%。

应用限制

制备工艺复杂（如溶胶 - 凝胶法、共沉淀法），规模化生产难度大；

成本介于过渡金属与贵金属催化剂之间，经济性需进一步优化。

五、催化剂性能对比与选择策略

六、催化剂设计关键方向

抗溶出改性：

通过原子层沉积（ALD）技术在催化剂表面包覆惰性氧化物（如 SiO₂、ZrO₂），将金属溶出量控制在 0.1mg/L 以下。

纳米结构化：

制备纳米级催化剂（如粒径＜10nm 的 CuO 纳米棒），比表面积提升至 100m²/g 以上，活性位点数量增加 50%。

多功能协同：

设计 “吸附 - 催化” 一体化催化剂（如活性炭负载 Cu-Ce），先吸附有机物再氧化，提升处理效率。

总结

CWO 催化剂的选择需结合废水特性（如浓度、成分、毒性）与成本预算：贵金属催化剂适用于高难度废水，但成本高；过渡金属氧化物经济性好，适合常规工业废水；稀土与复合载体催化剂则在抗中毒和结构稳定性上更具优势。未来通过材料创新（如非贵金属合金催化剂）和制备工艺优化，催化剂的效率与经济性将进一步平衡，推动 CWO 技术的广泛应用。