2.2 脫HCl
脫HCl是一類重要反應(yīng)。目前，工業(yè)上多采用活性炭及分子篩類催化劑。以PAN-ACF作此類反應(yīng)的催化劑，顯示出明顯的優(yōu)勢。在由1，2-二氯乙烷制氯乙烯的反應(yīng)中，選擇性高達(dá)99%以上，轉(zhuǎn)化率遠(yuǎn)高于活性炭類催化劑，溫度較分子篩催化劑低100~150℃，且無積炭現(xiàn)象發(fā)生[12]。李偉等[17]認(rèn)為，PAN-ACF催化劑的優(yōu)良性能來源于它的堿性。由于PAN中含有氮原子，因此可能在炭化過程中形成堿性的吡啶環(huán)。催化劑上的堿性位不但具有良好的催化活性，而且可有效地防止積炭。
最近，Soo-Jin Park等[18]對活性炭纖維進(jìn)行氧等離子處理，隨著處理次數(shù)的增加，ACF脫除HCl的效率最多可提高到300%。并認(rèn)為，這是等離子處理在ACF表面引入了新的含氧官能團(tuán)，使比表面積或孔容降低而引起的。
2.3 脫除NOx
氮氧化物NOx也是大氣污染的主要物質(zhì)。用NH3選擇性催化還原(SCR)工藝脫除煙道氣中NOx的技術(shù)已得到廣泛應(yīng)用，常用的催化劑有金屬氧化物、沸石和活性炭等。但是，要獲得較高的NOx去除率，金屬氧化物催化劑和沸石催化劑需在180~330℃溫度范圍內(nèi)使用，溫度太高，NH3被氧化，溫度太低，催化劑活性不高[19]。這種SCR工藝的缺點是有時需要重新加熱煙道氣。郭占成[20]把瀝青基活性炭纖維經(jīng)硫酸活化處理后，對煙道氣中NOx進(jìn)行選擇性催化還原。當(dāng)氣體中氧體積分?jǐn)?shù)約低于10%時，硫酸活化處理可在低溫下較大提高瀝青基活性炭纖維對NOx選擇性催化還原的活性。Shirahama N等[21]在室溫下把尿素負(fù)載于ACF上用于空氣中NO2脫除還原，可以把空氣中體積分?jǐn)?shù)50×10-6~1 000×10-6的NO2還原成氮氣，而且能夠持續(xù)還原直至尿素完全消耗。
2.4 作催化劑載體
作為催化劑載體，ACF具有高比表面積，有利于催化劑的分散，既可增大活性相的作用，又能減少高溫?zé)Y(jié)失活的可能性[14]。ACF屬亂層石墨結(jié)構(gòu)，在金屬微晶與ACF表面緊密接觸的過程中，會受到π電子的作用。這種金屬-載體相互作用會影響催化劑的吸附機(jī)理和吸附量，乃至催化活性。在還原法除去NO的反應(yīng)中，ACF負(fù)載銅催化劑也具有較好的催化活性。陸耘等[22]以活性炭纖維為載體負(fù)載銅類化合物制成銅系A(chǔ)CF催化劑。通過研究發(fā)現(xiàn)，Cu(NO3)2-ACF催化劑對NO具有較高的催化還原活性，在150℃時NO轉(zhuǎn)化率可達(dá)70%。李國希等[23]采用電化學(xué)方法制備了負(fù)載Pt的活性炭纖維，進(jìn)行了NO吸附活性及其影響因素的研究。研究結(jié)果表明，電沉積Pt沒有改變活性炭纖維的微孔結(jié)構(gòu)，Pt粒高度分散在活性炭纖維的外表面。而NO的吸附量顯著增加，這說明存在化學(xué)吸附。
雜多酸具有酸性很強(qiáng)的質(zhì)子酸中心，是一種多功能酸催化劑，對它的應(yīng)用研究很多。一般將它負(fù)載在無機(jī)載體上用于酸催化反應(yīng)，通過對多種載體負(fù)載雜多酸后，酸性和穩(wěn)定性情況的研究認(rèn)為將雜多酸牢固地負(fù)載在載體上是關(guān)鍵。胡玉才等[24]以活性炭纖維為載體負(fù)載雜多酸SiW12制得了SiW12/C負(fù)載型催化劑，并應(yīng)用于異丁烯與甲醇合成MTBE模擬催化反應(yīng)，實驗結(jié)果表明，該催化劑具有較高的活性和選擇性，MTBE收率可接近80%。活性炭纖維還可應(yīng)用于催化加氫、擇形催化，以及作為催化劑助劑等[17]。
3、結(jié) 語
活性炭纖維在催化領(lǐng)域的研究工作起步較晚，但發(fā)展比較迅速。目前，可以應(yīng)用活性炭類催化劑的所有反應(yīng)類型，ACF幾乎全部有所涉及。而且，據(jù)現(xiàn)有的文獻(xiàn)報道，在可應(yīng)用炭催化劑的絕大多數(shù)反應(yīng)中，ACF優(yōu)于活性炭類催化劑。ACF的價格約是活性炭的5~100倍，這也是ACF沒有被廣泛應(yīng)用的一個原因。隨著低成本、高強(qiáng)度的ACF的研究開發(fā)，相信ACF在催化領(lǐng)域中有著更加廣泛的應(yīng)用前景。
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