活性炭是由木質(zhì)、煤質(zhì)和石油焦等含碳的原料經(jīng)熱解、活化加工制備而成，具有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)、較大的比表面積和豐富的表面化學(xué)基團(tuán)，特異性吸附能力較強(qiáng)的炭材料的統(tǒng)稱。

 

活性炭表面化學(xué)環(huán)境對負(fù)載活性組分的影響

 

下面，我們來了解下活性炭表面化學(xué)環(huán)境對負(fù)載活性組分的影響。

 

一、活性炭表面基團(tuán)的影響

 

自1986年Derbyshire發(fā)現(xiàn)含氧基團(tuán)對所負(fù)載的活性組分具有重要的影響以后，一系列關(guān)于活性炭含氧官能團(tuán)與所負(fù)載活性組分之間相互作用的研究，使得活性炭表面含氧基團(tuán)對催化劑活性的影響的研究達(dá)到了較深的程度。

 

二、靜電相互作用的影響

 

由于活性炭表面基團(tuán)的離解性，活性炭在不同pH下，其表面的電荷不同，這將很大地影響到活性炭負(fù)載催化劑的性質(zhì)。當(dāng)活性炭表面為正電荷時(shí)，活性炭表面所帶的正電荷將排斥對金屬離子的吸附；當(dāng)活性炭表面為負(fù)電荷時(shí)，活性炭表面則有利于金屬離子的吸附，其吸附量將比電中性時(shí)高，對金屬的吸附負(fù)載量也將增加。

 

通過測定金屬離子在不同pH、溫度等條件下的吸附，發(fā)現(xiàn)當(dāng)溶液的pH＞pHpze（活性炭表面零點(diǎn)電荷）時(shí)，活性炭對金屬離子的吸附與金屬離子的電負(fù)性密切相關(guān)，在金屬離子濃度較低時(shí)，活性炭吸附金屬離子是一個(gè)金屬離子與活性炭表面質(zhì)子氫相交換的過程；但當(dāng)金屬離子的濃度較高時(shí)，吸附變?yōu)橐粋€(gè)復(fù)雜的過程。

 

三、石墨化程度的影響

 

活性炭表面石墨層的π吸附位會與負(fù)載的Pt作用，這將有利于活性炭所負(fù)載的金屬Pt的穩(wěn)定，負(fù)載的Pt與活性炭之間的作用會隨活性炭石墨化程度的增加而增加，例如：經(jīng)2000℃處理的活性炭與Pt的作用就比1600℃處理的作用強(qiáng)，因?yàn)槭?000℃下的處理，活性炭的石墨化程度要比1600℃處理的高。

 

四、基團(tuán)穩(wěn)定性的影響

 

以三個(gè)表面含有不同氧物種的活性炭為載體，在pH為9.5的介質(zhì)中負(fù)載[Pt(NH3)4]Cl2，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，表面含氧基團(tuán)較多的硝酸氧化活性炭，負(fù)載Pt催化活性組分以后其催化活性很小，究其原因，是由于硝酸處理的活性炭表面含氧基團(tuán)在氫氣下會還原分解，這時(shí)原本負(fù)載金屬離子的部位分解后將造成負(fù)載的Pt遷移與聚集。

 

通過利用HNO3氧化處理活性炭后其孔結(jié)構(gòu)性質(zhì)及表面基團(tuán)發(fā)生變化，研究活性炭表面含氧基團(tuán)對負(fù)載組分的影響。結(jié)果表明，活性炭較發(fā)達(dá)的中孔結(jié)構(gòu)可顯著提高與Ru的相互作用?；钚蕴康牟糠直砻婧趸鶊F(tuán)與Ru作用的關(guān)鍵是含氧基因的穩(wěn)定性?；钚蕴拷?jīng)硝酸處理后，雖然可以使含氧基團(tuán)的量增加，但同時(shí)也使不穩(wěn)定基團(tuán)的量增加，這些不穩(wěn)定基團(tuán)在催化劑還原過程中分解，不利于活性炭與Ru的相互作用?；钚蕴康臍庀酂崽幚砜梢哉{(diào)變其表面結(jié)構(gòu)及表面基團(tuán)，從而提高Ru與活性炭的作用，進(jìn)而提高催化劑的活性。