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活性炭作為催化劑和催化劑載體的特性

發(fā)布時間:2020-05-15點擊:次

由于活性炭的石墨微晶結(jié)構(gòu),活性炭具有導電性。雖然由于活性炭的微晶堆積是無序的(亂石堆積),其導電性有限,但也正是由于這種無序的微晶堆積,構(gòu)成了活性炭孔道結(jié)構(gòu)的多樣性、較好的強度以及外觀的多樣性。活性炭的相對密度一般在1.0附近,因此,在用作催化劑或催化劑載體時,在溶液介質(zhì)中容易攪動,其主要特點有以下四點。

活性炭作為催化劑和催化劑載體的特性

其一,活性炭具有的高比表面、孔道結(jié)構(gòu)和微晶結(jié)構(gòu),決定了其可以作為催化劑及具有優(yōu)異的吸附能力,特別是對芳香化合物,如對苯、甲苯、二甲苯和苯酚等的吸附。現(xiàn)有研究結(jié)果表明,活性炭對氣體的吸附主要與活性炭的結(jié)構(gòu)相關(guān),因為氣體的吸附主要是活性炭的毛細管凝聚,因此,活性炭的微孔對氣體物質(zhì)的吸附起著重要的作用,此外,活性炭的比表面對活性炭的吸附也有重要影響。但是,在液相中的吸附則完全不同,對物質(zhì)的吸附與活性炭的表面及表面化學性質(zhì)密切相關(guān)。

其二,活性炭豐富的表面化學基團及其可調(diào)變性,可以根據(jù)催化活性組分或催化活性的要求進行剪裁;活性炭表面的炭質(zhì)具有一定的惰性,是疏水親油的,因此有機溶劑對活性炭具有很好的親和潤濕性,這在使用活性炭作為載體負載催化劑活性組分后,在有機介質(zhì)中反應非常有利,同時,通過對活性炭進行化學處理,又可由“疏水親油性”變?yōu)椤笆栌陀H水性”。

其三,活性炭具有很好的耐酸、堿性,如:在以使用貴金屬為催化劑的精細化學品合成中,活性炭就作為載體被廣泛使用,鋁、硅載體在強堿性與強酸性條件下會溶解,而活性炭載體則不存在此問題。

其四,活性炭的離子交換能力:由于活性炭表面有各種基團,活性炭能夠像離子交換樹脂一樣對金屬離子具有交換能力。如:使用活性炭吸附凈化水體吸附金屬離子、回收貴金屬等。

以上四點,就是活性炭作為催化劑和催化劑載體的特性,而活性炭作為接觸催化劑用于各種異構(gòu)化、聚合、氧化和鹵化反應中。由此可見,它的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。

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