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活性炭作为催化剂和催化剂载体的特性

发布时间:2020-06-06 23:01

由于活性炭的石墨微晶结构,活性炭具有导电性。虽然由于活性炭的微晶堆积是无序的(乱石堆积),其导电性有限,但也正是由于这种无序的微晶堆积,构成了活性炭孔道结构的多样性、较好的强度以及外观的多样性。活性炭的相对密度一般在1.0附近,因此在用作催化剂或催化剂载体时,在溶液介质中容易搅动,其主要特点有以下四点。

活性炭作为催化剂和催化剂载体的特性

其一,活性炭具有的高比表面、孔道结构和微晶结构,决定了其可以作为催化剂及具有优异的吸附能力,特别是对芳香化合物,如对苯、甲苯、二甲苯和苯酚等的吸附。现有研究结果表明,活性炭对气体的吸附主要与活性炭的结构相关,因为气体的吸附主要是活性炭的毛细管凝聚,因此活性炭的微孔对气体物质的吸附起着重要的作用,此外活性炭的比表面对活性炭的吸附也有重要影响。但是,在液相中的吸附则完全不同,对物质的吸附与活性炭的表面及表面化学性质密切相关。

其二,活性炭丰富的表面化学基团及其可调变性,可以根据催化活性组分或催化活性的要求进行剪裁;活性炭表面的炭质具有一定的惰性,是疏水亲油的,因此有机溶剂对活性炭具有很好的亲和润湿性,这在使用活性炭作为载体负载催化剂活性组分后,在有机介质中反应非常有利,同时,通过对活性炭进行化学处理,又可由“疏水亲油性”变为“疏油亲水性”。

其三,活性炭具有很好的耐酸、碱性,如在以使用贵金属为催化剂的精细化学品合成中,活性炭就作为载体被广泛使用,铝、硅载体在强碱性与强酸性条件下会溶解,而活性炭载体则不存在此问题。

其四,活性炭的离子交换能力:由于活性炭表面有各种基团,活性炭能够像离子交换树脂一样对金属离子具有交换能力。如使用活性炭吸附净化水体吸附金属离子、回收贵金属等。

以上四点,就活性炭作为催化剂和催化剂载体的特性。而活性炭作为接触催化剂用于各种异构化、聚合、氧化和卤化反应中。由此可见,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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