活性炭作为催化剂的应用
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活性炭具有微晶结构，微晶排列完全不规则，晶体中有微孔(半径小于20〔埃〕=10-10米)、过渡孔(半径20～1000)、大孔(半径1000～100000)，使它具有很大的内表面，比表面积为500～1700米2/克。这决定了活性炭具有良好的吸附性，可以吸附废水和废气中的金属离子、有害气体、有机污染物、色素等。工业上应用活性炭还要求机械强度大、耐磨性能好，它的结构力求稳定，吸附所需能量小，以有利于再生。活性炭用于油脂、饮料、食品、饮用水的脱色、脱味，气体分离、溶剂回收和空气调节，用作催化剂载体和防毒面具的吸附剂。催化剂活性炭孔隙发达，比表面积大，尤以微中孔容积大而显现优点。椰壳活性炭催化剂，是在椰壳活性炭的碘质是900以上的基础上，而改性催化活性炭的碘值则达到1150以上，催化剂是一种很细小的炭粒有很大的表面积，而且炭粒中还有更细小的孔——毛细管。这种毛细管具有很强的吸附能力，由于炭粒的表面积很大，所以能与气体(杂质)充分接触。当这些气体(杂质)碰到毛细管被吸附，起净化作用。活性炭催化剂广泛应用于高纯度气体、液体、石化行业中作为催化剂载体。也可以用于石化行业脱硫、脱臭等应用。
活性炭纤维还可用来制备载体催化剂。活性炭纤维导热性能好,掺入催化剂中,能有效地提高催化剂的传热能力,有效防止放热剧烈反应引起的烧失。用它制备的负载型催化剂,可用于化工、治金、选矿以及汽车尾气的治理等。负载某种金属如Cu的活性炭纤维,可在定条件下将NO,还原为N2,将CO在室温下就能转化为CO2等。负载金属氢氧化物如aFEOOH和 B-FEOOH的活性炭纤维也是良好的催化剂,可将NO还原为N:。单纯的沥青基活性炭纤维不能吸附己烷中的正丁硫醇,但负载钻盐后,可用于脱除硫醇。
通过以共浸渍法制备活性炭催化剂，使用活性炭，Pt(NH3)4Cl2·H2O，硝酸铁九水合物FeN3O9.H2O,硝酸钴(II)六水合物和六水合硝酸镍，分别作为活性炭、Pt、Fe、Co和Ni前驱体。将Pt和第二金属前体溶解在去离子水中，然后将水溶液缓慢滴到活性炭上。浸渍的催化剂在烘箱中在110℃下干燥。最后，催化剂在N2中煅烧在500℃下保持2小时。制成载铂活性炭催化剂和载铁铂活性炭，并以同样的方法制备了载钴镍钕活性炭。通过SEM和EDX研究了催化剂样品的形貌和元素分布。载铂活性炭催化剂和载铁铂活性炭的SEM图像如图1所示。所有催化剂均显示出不均匀的粒径和形状。当通过共浸渍和物理混合技术添加第二种金属时，催化剂形态没有显着差异。此外，各种活性炭催化剂的EDX结果证实，催化剂表面存在Pt、Fe、Co、Ni和Nd，并且金属可以高度分散在表面上。
通过使用简单的外部磁铁将催化剂与液体介质分离来测试磁性。磁分离的效率很大程度上取决于铁磁元素的数量。最小重量百分比。为了使催化剂可通过磁铁与液体分离，在载铂活性炭上负载的铁的含量被确定为0.5wt%Fe。对于较高的铁负载量，例如5%和10%的铁负载量，证明了磁体对催化剂的分离作用。
在温和的反应条件(温度50℃，H2压力2MPa)下，评价制备的活性炭催化剂在糠醛液相加氢制糠醇中的催化活性。在反应测试前，所有催化剂在500℃下在H2流中还原2小时。在液相反应中，溶剂的选择通常会影响催化活性。本研究以甲醇和水为介质，考察了糠醛加氢过程中的溶剂效应。在载铂活性炭催化剂上添加铁磁金属对糠醛加氢中的催化性能表现出不同的影响，这取决于所使用的溶剂。使用甲醇作为溶剂，与铂/活性炭(31.3%)相比，0.15%载铁铂/活性炭催化剂(36.4%)的糠醇产率略有提高。而其他双金属0.15%载钴铂活性炭和0.15%载镍铂活性炭催化剂的糠醇产率要低得多，分别为22.3%和11.3%。此外，糠醛转化率和糠醇选择性随着铁负载量从0.15到5和10wt%的增加而降低，特别是对于表现出最低性能的铁铂活性炭。此外，在以甲醇为溶剂时，还发现了甲醇与糠醛反应的副反应产物2-糠醛二甲基缩醛溶剂产物。其他副产物包括2-甲基呋喃和1-戊醇，它们分别通过糠醇的氢解和2-甲基呋喃的开环形成。
选择0.5载铁铂活性炭催化剂进行可回收性测试是因为它含有最少的铁，这使得催化剂可以通过磁铁与液体分离。结果如图3所示。反应结束后，用磁体分离催化剂，用去离子水洗涤3次，在110℃烘箱中干燥，在相同反应条件下在水溶剂中使用。发现糠醛的转化率和糠醇选择性在第一次运行后下降，但在连续运行中没有显着变化。在第一次运行期间，一些具有弱金属-载体相互作用的大Pt颗粒可能会从碳载体中浸出。第三次运行后新催化剂和废催化剂的EDX比较的差异表明在使用的条件下活性炭从液相中沉积。
在温和条件下活性炭催化剂促进糠醛液相选择性加氢制备糠醇对各种铁磁元素(x=Fe、Co、Ni和Nd)促进的载铂活性炭催化剂进行了研究。在铁磁元素中，0.15载铁铂活性炭催化剂在甲醇和水溶剂中的糠醇产率方面表现出较好的催化剂性能改进，这归因于Pt分散度比较高，配位Pt位点低，以及强Pt-FeCO化学吸附和吸附CO结果的FTIR揭示了相互作用。在水中的高糠醇产率为74%。对于所有Pt基双金属活性炭催化剂，尽管使用的反应时间较短(1小时)，但使用水介质显示出比甲醇更高的糠醛转化率和糠醇选择性。比较小的铁负载量为0.5wt%，以使双金属活性炭催化剂可通过简单的磁铁分离，是一款比较实用的催化剂。
活性炭作为接触催化剂时其催化活性是由于炭的表面和表面化合物以及灰分等的作用，主要应用于各种异构化、聚合、氧化和卤化反应。木质活性炭在对挥发性有机物的处理中，不仅可以作为载体，还可以给催化剂提供一个高浓度的场所，有利于催化的进行。活性炭的作用并不限于负载活化剂，它具有助催化的作用，并对催化剂的活性、选择性和使用寿命都有重大影响。