简单介绍:
催化剂载体能使制成的催化剂具有合适的形状、尺寸和机械强度,以符合工业反应器的操作要求;载体可使活性组分分散在载体表面上,获得较高的比表面积,提高单位质量活性组分的催化效率。催化剂载体有:SiO2,Al2O3、玻璃纤维网(布)、空心陶瓷球、海砂、层状石墨、空心玻璃珠、石英玻璃管(片)、普通(导电)玻璃片、有机玻璃、光导纤维、天然粘土、泡沫塑料、树脂、木屑、膨胀珍珠岩、活性炭等。
详情介绍:
催(cui)化剂(ji)载(zai)体(ti)能使制成的催(cui)化剂(ji)具有合(he)适的形状(zhuang)、尺寸和(he)机械(xie)强度(du),以符合(he)工业反应(ying)器的操作(zuo)要求;载(zai)体(ti)可(ke)使活性组分(fen)分(fen)散在载(zai)体(ti)表面上,获得较高的比表面积,提(ti)高单位(wei)质量活性(xing)组(zu)分的催化效率。如将(jiang)铂负(fu)载于活性(xing)炭上。若用AG真人:分子筛为载(zai)体(ti),铂(bo)可达到接(jie)近于原子级的(de)分(fen)(fen)散度(du)。载(zai)体(ti)还可阻止活(huo)性组分(fen)(fen)在使用过(guo)程中(zhong)烧结,提高(gao)催(cui)化剂的(de)耐(nai)热性。对于某(mou)些(xie)强放热反应,载(zai)体(ti)使催(cui)化剂中(zhong)的(de)活(huo)性组分(fen)(fen)稀释,以(yi)满足热平衡(heng)要求;良好热导率的载(zai)体,如金(jin)属、碳化(hua)硅(gui)等,有助于移去反(fan)(fan)应热,避免催(cui)化(hua)剂(ji)表面局部过热。载(zai)体又可(ke)将某些原来用于均相反(fan)(fan)应中的(de)催(cui)化(hua)剂(ji)负载(zai)于固体载(zai)体上制成固体催(cui)化(hua)剂(ji),如(ru)磷(lin)酸吸附在硅藻圭(gui)中制成的(de)[固体酸(suan)催化剂],酶负载在载体(ti)上制成的固定化酶。
催化剂载体有:SiO2,Al2O3、玻璃纤维网(布)、空心陶瓷球、海砂、层状石墨、空心玻璃珠、石英玻璃管(片)、普通(导电)玻璃片、有机玻璃、光导纤维、天然粘土、泡沫塑料、树脂、木屑、膨胀珍珠岩、活性炭等。
天然矿物类
天然矿物类物质本身具有一定的吸附性和催化活性,且耐高温,耐酸碱,常被用作催化剂的载体。目前已被用作TiO2载体的有硅藻土、高岭土、天然浮石和膨胀珍珠岩等。刘勋等研究了几种不同天然矿物(硅藻土、蛭石、高岭土、膨润土、硅灰石和海泡石)与纳米TiO2的复合。结果表明,在6种天然矿物所制得的复合材料中,以海泡石光催化降解效率*高,作用6h后,对甲基橙光降解率达到98%。其次是硅藻土和硅灰石,分别达到87%和85% 。且光催化降解效率与天然矿物吸附能力呈一一对应关系。陈爱平等以轻质绝热保温建筑材料膨胀珍珠岩作载体,制得了能长时间漂浮于水面的纳米TiO2负载型光催化剂,用于水面浮油的太阳光光催化降解。周波等采用天然浮石为载体负载TiO2作光催化剂,利用高压汞灯为光源对有机磷农药的光催化降解进行了研究。结果表明,浓度为1.2×10-4 mol•L-1的农药光照2h左右可完全被光催化氧化为PO4。
吸附剂类
这类载体为多孔性物质,比表面积较大,是使用*为广泛的一类载体。用作负载TiO2的吸附剂类载体主要有活性炭、硅胶、多孔分子筛等。吸附剂类载体可以获得较大的负载量,可以将有机物吸附到TiO2粒子周围,增加界面浓度,从而加快反应速度。崔鹏等将活性炭负载到TiO2膜作为光催化剂对甲基橙水溶液进行了光催化降解试验。结果表明,与商品化的TiO2微粉光催化剂的降解性能相比,其降解速率较高,由于TiO2/C光催化剂中活性炭良好的吸附性能,使得光催化反应体系内产生了吸附-反应-分离的一体化行为,提高了光催化速率。国外的V.M.GuNk等研究表明,在不同负载量下,TiO2在硅胶表面均没有形成连续涂层;TiO2和SiO2之间的作用力包括氢键、静电力和少量的Si-O-Ti键,SiO2抑制了TiO2从锐钛型向金红石型的相变。国内的郑光涛等采用溶胶-凝胶法将改性后的高效TiO2光催化剂负载于球形硅胶上,得到了具有混晶结构、大比表面积、高活性的纳米TiO2光催化剂。负载后的催化剂在紫外区具有强的吸收,比表面积达到379.8m•g-1。郑珊等合成了TiO2呈单层分散或双层分散状2态的多孔分子筛MCM-41。结果表明,负载后,MCM-41孔道表面的SiO2以化学键相连生成Si-O-Ti键。
玻璃类
玻璃价廉易得,具有良好的透光性,便于设计成各种形状,引起了研究者的重视。用于TiO2光催化剂的载体有玻璃片、玻璃纤维网(布)、空 心玻璃珠、玻璃螺旋管、玻璃筒、石英玻璃管(片)、普通(导电)玻璃片、有机玻璃等。张新英等以空心玻璃微球为载体,用溶胶-凝胶法制备负载型复合光催化剂,所得催化剂可以漂浮在水面上,便于回收和重新利用。
陶瓷类
陶瓷也是一种多孔性物质,对TiO2颗粒具有良好的附着性,耐酸碱性和耐高温性较好,也可用作催化剂载体。若在日常使用的陶瓷上负载TiO2,可以制成具有良好自洁功能的陶瓷,起到净化环境的作用。贺飞等采用溶胶-凝胶法,在自制的陶瓷釉体表面制得粒径大小为40~100nm的TiO2晶粒。它紧密结合,形成透明均一无“彩虹效应”的TiO2光催化薄膜型自洁功能陶瓷,具有超级亲水性和去污功能。
有机类
由于TiO2在阳光下能光催化氧化降解有机物,所以一般不用有机材料做载体。而某些高分子聚合物,如饱和的碳链聚合物或氟聚合物,有较强的抗氧化能力,所以也可以用于负载型TiO2的研究。但由于•OH-,•O2-的强氧化性,这些高分子聚合物载体只能在短期内使用。目前,用于负载TiO2的高分子聚合物载体有:聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯、聚丙烯、ABS,NAfiON薄膜等。刘平等研究认为,TiO2粒子的形成与长大均限制在NAfiON的微小孔笼中,粒子形成过程所需的物质传递也仅能通过小通道进行;在该实验的合成条件下,TiO2晶体大小仅取决于NAfiON孔笼直径。
此外,在载体选择时,必须对效率、催化活性、催化剂负载的牢固性、使用寿命、价格等作综合考虑。催化剂载体(ti)催化剂载体