催化載體類活性炭所表現(xiàn)的特性與改性特點
各種實驗及研究結(jié)果都表明,由于活性炭自身具有的官能團所賦予的催化特性,以及原料的種類及制造條件的影響而呈現(xiàn)多樣性,這些都是由于活性炭的表面官能團的種類與數(shù)量所決定的,作為催化載體類的活性炭,更是借助此特點,在應(yīng)用領(lǐng)域表現(xiàn)的淋漓盡致。
活性炭作為催化劑和催化劑載體的特性
由于催化載體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;钚蕴康南喈斆芏纫话阍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:
1.活性炭特有的高比表面、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)有關(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化學性質(zhì)密切相關(guān)。
2.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(yīng)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)?ldquo;疏油親水性”。
3.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。
4.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。
活性炭作為催化劑和催化劑載體的改性
將活性炭在隔絕空氣或惰性氣體的保護下進行的處理,是對活性炭進行改性的重要方法。在高溫下,活性炭的石墨化程度增加,同時表面雜原子基團將會裂解,活性炭的疏水和堿性增加。一般而言,活性炭表面羰基、醚、羰基團在較高的溫度分解、釋放出一氧化碳。
活性炭的化學改性主要是改變活性炭表面的基團及基團分布,從而改變活性炭的吸附、催化等性質(zhì)。
我們相信,隨著社會各行業(yè)的發(fā)展,催化載體活性炭的發(fā)展趨勢一定會越來越好。
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