我对金属载体催化剂的研究进展的认识和感悟
实验用金属催化剂研究报告

实验用金属催化剂研究报告标题:实验用金属催化剂研究报告摘要:本实验旨在研究不同金属催化剂对某一特定化学反应的催化活性。
通过评估不同金属催化剂在特定反应条件下的催化效果,可以提高催化剂的选择性和活性,从而在有机合成和能源领域等应用中发挥重要作用。
我们选择了一种常见的有机合成反应作为研究对象,并比较了几种常用金属催化剂的催化活性,包括钯(Pd)、铂(Pt)、铜(Cu)等。
实验方法:1. 合成反应物溶液:将反应物按照一定的摩尔比例溶解在适宜的溶剂中。
2. 催化剂前处理:将金属催化剂按照特定方法进行前处理,如活化、还原等。
3. 反应体系组装:将催化剂添加到反应物溶液中,生成催化反应体系。
4. 反应条件控制:调节反应体系的温度、压力和时间等条件,优化反应条件。
5. 反应过程监测:通过适当的实验方法和仪器对反应过程进行监测与分析。
实验结果:我们测试了三种金属催化剂对目标有机反应的催化活性。
实验结果表明,钯催化剂表现出最高的催化活性,产物收率达到XX%,具有较好的选择性。
铂催化剂次之,产物收率为XX%。
而铜催化剂的催化活性相对较低,产物收率为XX%。
讨论与结论:本实验结果表明,不同金属催化剂对特定有机反应的催化活性存在明显差异。
钯和铂催化剂表现出较高的活性和选择性,有望成为该特定有机反应中的优选催化剂。
铜催化剂的催化活性相对较低,需要进一步优化或选择其他催化剂。
总结来说,金属催化剂在有机合成反应中具有巨大的应用潜力,但选择合适的催化剂对于提高反应效率和产物纯度至关重要。
不足与展望:本次实验仅测试了三种金属催化剂的催化活性,对于其他金属催化剂的研究还有待深入。
未来的研究可以进一步优化金属催化剂的前处理方法,以提高催化剂的活性和选择性。
此外,可以在不同反应条件下比较不同金属催化剂的催化活性,并对催化机理进行更深入的研究。
金属材料的催化性能研究

金属材料的催化性能研究概述:金属材料在催化领域中起着重要作用,其催化性能的研究对于开发高效、环保的催化剂具有重要意义。
本文将探讨金属材料的催化性能研究的现状和趋势。
1. 金属催化剂的重要性:金属催化剂在化学合成、能源转化等领域中发挥着重要作用。
以催化剂铂为例,它在氢氧化反应中表现出高的催化活性和选择性,被广泛应用于氢能产业。
因此,金属催化剂的研究对于促进能源转化和环境清洁具有重要意义。
2. 金属表面的催化性质:金属表面的电子结构对其催化性能有重要影响。
通过控制金属表面的结构和成分,可以调控催化反应的速率和产物选择性。
例如,将金属纳米颗粒嵌入到多孔载体中,可以增加其表面积和活性位点密度,提高催化活性。
3. 催化机理的研究:金属催化剂的催化机理研究是理解其催化性能的关键。
利用表面敏感技术如原子力显微镜等,可以直接观察催化反应的过渡态和中间体,揭示催化剂表面活性位点的形成和变化过程。
这为设计高效的催化剂提供了理论参考。
4. 新型金属催化剂的开发:为了提高金属催化剂的活性和稳定性,人们不断寻求新型的催化剂设计策略。
例如,通过合金化改性,可以调控金属表面的化学性质和电子结构。
同时,通过纳米化和二维化等手段,还可以控制金属催化剂的形貌和尺寸,进一步优化其催化性能。
5. 催化剂的负载:将金属催化剂负载在合适的载体上,可以提高其稳定性和可循环性。
常用的载体包括氧化物、离子液体、多孔材料等。
负载的过程不仅影响金属催化剂的分散度和可用活性位点密度,还可以调控与催化反应有关的介面相互作用。
因此,负载技术是金属催化剂研究中的重要方向之一。
6. 金属催化剂的尺寸效应:金属催化剂的尺寸对其催化性能有重要影响。
纳米尺寸效应使得金属催化剂表面原子数量减少,从而增加可用活性位点的密度和催化反应的速率。
因此,制备尺寸可控的金属催化剂成为重要研究方向。
7. 抗中毒和抗衰老能力:金属催化剂在反应过程中容易受到中毒和衰老的影响,降低其催化活性和稳定性。
化学中的金属催化剂研究

化学中的金属催化剂研究金属催化剂是化学反应中重要的催化剂之一,是近年来研究的热点之一。
我们知道,进入20世纪后,工业和科学技术迅猛发展,促进了催化剂在化学领域的广泛应用。
催化剂是指能够降低化学反应活化能的物质,因而能够加速反应速率,降低反应温度和压力,提高反应选择性等。
金属催化剂就是利用金属物质加速化学反应过程的催化剂。
一、金属催化剂的种类金属催化剂主要有三种,它们分别是:1、金属离子催化剂:在催化过程中使用的固体物质,使反应物质中的络合试剂中的某些离子与金属原子的配位数目大于其原子价。
金属配离子的合成和催化性质的研究是热点。
2、金属簇合物催化剂:这些金属簇由各种定向发射机制形成,使簇中原子间相互吸引,原子间距离变小,使物相变成液相或气相。
结合自组装方法研发的金属纳米簇合物催化剂对于有机合成和燃料电池的应用具有广泛的应用前景。
3、分子金属催化剂:由含有金属原子和有机配体结合成的复合物所组成。
在分子催化中,通过掌握金属与配体结构的关系,提高催化剂的活性和氧化还原能力,改变分子反应的反应机理,提高反应选择性,因而具有广泛的应用价值。
二、金属催化剂的应用金属催化剂的领域之广泛与应用之深入,已经成为了化学界中的一大热点。
在许多领域中,金属催化剂已经成为必要的催化剂。
其中,有机化学领域中,许多底物与反应物需要使用金属催化剂进行反应,比如:通过催化烯烃的转化来获得电子缺失的反应物;通过金属催化剂进行复杂分子的合成;通过催化剂控制金属杂环化合物合成等等。
此外,金属催化剂也在精细化学制品加工、医药制备、材料科学等领域得到广泛应用,并在环保、节能、节气减排等方面也有着重要的应用。
三、金属催化剂的研究进展在金属催化剂的研究中,发现了许多新的、有效的、高选择性的催化剂,在许多合成反应中得到广泛应用。
比如,钯催化剂用于十七碳烯烃的异构化反应,金催化剂用于环丁烷的选择性加氢等等。
近年来,金属催化剂的研究中也取得了一系列的进展。
金属氧化物催化剂的研究与应用

金属氧化物催化剂的研究与应用催化剂可以加速化学反应的过程,并且也可以降低反应所需的能量,这在很多工业和生产过程中都扮演了非常重要的角色。
其中,金属氧化物催化剂因为其稳定性和高效性在许多领域受到了广泛应用。
本文将介绍金属氧化物催化剂的研究和应用,以及其在环保、能源、化工和医药方面的应用前景。
一、研究进展研究表明,金属氧化物催化剂主要由两部分组成:金属氧化物和载体。
而其效率、活性和稳定性的提高与催化剂所用的金属氧化物和载体的性质有密切关系。
可以通过调整金属氧化物和载体的结构、成分和形貌等方面来改善催化剂的性能。
在研究中,一些新型的金属氧化物催化剂的应用也不断发展。
例如,贵金属复合氧化物的催化性能明显优于单贵金属氧化物,因此在催化剂研究和应用中也受到了极高的关注。
此外,一些基于稳定金属氧化物的绿色催化剂也得到了广泛的研究和应用,它们可以有效减少化工反应中的毒性物质和有害物质的排放,并且可以使过程更加环保和高效。
二、应用领域1.环保在环保方面,金属氧化物催化剂可以在废气处理、液体废弃物处理和水污染治理等方面发挥重要作用。
例如,V2O5/SiO2 催化剂可以将吸附在颗粒物上的有机物物质重新转化为可被生物降解的物质,从而有效改善城市空气质量。
此外,一些含氧、氮和硫等的有机物质在金属氧化物催化剂的作用下可以快速氧化降解,降解率可达90%以上。
2.能源在能源领域,一些金属氧化物催化剂已经被应用于燃料电池和太阳能电池等方面。
例如,二氧化锰和三氧化铁的电子传输能力极强,可以有效提高锂离子电池的容量和循环性能。
此外,钛酸锂和二氧化钛等金属氧化物材料在光催化领域也具有很高的应用价值,它们可以将太阳能转化为可用于制氢和发电等领域的化学能。
3.化工在化工领域,金属氧化物催化剂可以用于高分子合成、石油化工和有机合成等方面,从而提高产品的纯度和加工效率。
例如,钛酸锂催化剂可以促进环氧树脂的交联反应,提高其热稳定性和耐化学腐蚀性。
贵金属催化剂载体

贵金属催化剂载体一、概述贵金属催化剂载体是一种重要的材料,主要用于支撑和分散贵金属催化剂,提高其稳定性和活性。
在许多化学反应中,如燃料燃烧、汽车尾气处理和化工生产等,贵金属催化剂都发挥着重要的作用。
而载体作为催化剂的支撑物,对于贵金属催化剂的性能和稳定性具有至关重要的作用。
二、贵金属催化剂载体的作用1. 支撑作用:载体为贵金属催化剂提供了一个稳定的基底,使其在反应过程中不易流失或聚集。
2. 增加比表面积:载体通过增加贵金属催化剂的比表面积,提高了催化剂与反应物的接触面积,有助于提高反应速率。
3. 改善分散性:载体能够将贵金属催化剂均匀地分散在载体表面,避免了催化剂的团聚现象,从而提高了催化剂的活性和稳定性。
4. 增强热稳定性:载体通常具有较高的热稳定性和化学稳定性,可以保护贵金属催化剂免受高温或化学腐蚀的影响。
三、贵金属催化剂载体的种类1. 氧化物载体:如氧化铝、氧化硅、氧化钛等,这些载体具有良好的热稳定性和化学稳定性,是常用的贵金属催化剂载体。
2. 碳载体:如活性炭、碳黑等,这些载体具有高比表面积和高吸附性能,常用于负载一些具有还原性的贵金属催化剂。
3. 陶瓷载体:如氧化锆、莫来石等陶瓷材料,这些载体具有高温稳定性和耐腐蚀性,常用于高温或腐蚀性环境中的催化反应。
4. 金属载体:如不锈钢、镍基合金等,这些载体具有优良的导热性和导电性,常用于电化学催化反应。
四、贵金属催化剂载体的制备方法1. 浸渍法:将载体浸入含有贵金属盐类的溶液中,经干燥、焙烧后得到负载有贵金属的载体。
2. 化学气相沉积法:将气体状态的贵金属前驱体输送到载体表面,通过化学反应生成负载在载体表面的贵金属涂层。
3. 物理气相沉积法:将气态或固态的贵金属直接沉积到载体表面,形成负载有贵金属的涂层。
4. 溶胶-凝胶法:将含有贵金属盐类的溶液与载体溶液混合,经过水解、缩聚反应形成负载有贵金属的凝胶,再经过干燥、焙烧得到负载有贵金属的载体。
贵金属催化剂的应用研究进展

贵金属催化剂的应用研究进展一、本文概述贵金属催化剂,以其独特的催化性能和广泛的应用领域,一直是化学催化领域的研究热点。
随着科学技术的不断发展,贵金属催化剂的应用研究进展日益受到人们的关注。
本文旨在全面概述贵金属催化剂的应用研究进展,包括其基本原理、应用领域、制备方法以及未来的发展趋势。
通过对相关文献的综述和整理,本文旨在为研究者提供一个全面、深入的贵金属催化剂应用研究的参考,推动该领域的发展。
本文将简要介绍贵金属催化剂的基本概念和催化原理,为后续研究提供理论基础。
本文将重点综述贵金属催化剂在各个应用领域的研究进展,如石油化工、环境保护、能源转化等。
随后,本文将探讨贵金属催化剂的制备方法,包括传统的物理法和化学法,以及新兴的纳米制备技术等。
本文将展望贵金属催化剂未来的发展趋势,包括催化剂的改性、复合催化剂的研发以及催化剂的再生利用等。
通过本文的综述,我们期望能够为贵金属催化剂的应用研究提供有益的参考,推动该领域的技术进步和创新发展。
二、贵金属催化剂的制备技术贵金属催化剂的制备技术是影响其催化性能和应用效果的关键因素。
近年来,随着纳米技术、物理化学和表面科学的快速发展,贵金属催化剂的制备方法也在不断创新和优化。
物理法是一种传统的贵金属催化剂制备方法,包括蒸发冷凝法、溅射法、离子交换法等。
这些方法能够制备出高纯度的贵金属催化剂,但其设备成本高、工艺复杂,且制备过程中容易引入杂质,影响催化剂的活性。
化学法是目前制备贵金属催化剂最常用的方法,包括浸渍法、共沉淀法、溶胶-凝胶法等。
这些方法可以通过控制反应条件,调节催化剂的组成和结构,从而优化其催化性能。
例如,浸渍法可以通过将载体浸渍在含有贵金属离子的溶液中,再通过还原剂将贵金属离子还原为金属颗粒,从而制备出负载型贵金属催化剂。
共沉淀法则可以通过将贵金属盐和载体前驱体共同沉淀,再经过热处理和还原,得到具有特定结构和组成的贵金属催化剂。
还有一些新兴的制备方法,如微波辅助法、超声辅助法、光化学法等。
金属催化剂的研究现状及应用前景

金属催化剂的研究现状及应用前景金属催化剂是化学领域中的一个重要研究方向,它们在有机合成、药物制备、材料化学、环境保护等众多领域中有着广泛的应用。
本文将介绍金属催化剂的研究现状及应用前景。
一、金属催化剂研究现状1、催化理论研究催化剂是在化学反应中起催化作用的物质,它能够降低反应的活化能,从而促进反应的进行。
在金属催化剂的研究中,催化理论研究是一个非常重要的方向。
研究人员通过理论计算和实验验证,探究金属催化剂的活性中心、反应路线以及催化机制,进而指导金属催化剂的设计和优化。
2、催化剂设计与合成催化剂的设计与合成是金属催化剂研究中的另一个重要方向。
目前,研究人员通过设计并合成新型催化剂,使其具有更高的活性和选择性,从而应用于更加复杂的化学反应中。
常见的催化剂设计包括单质化学、表面修饰、纳米结构等,这些设计方法可以提高金属催化剂的效率和稳定性。
3、催化反应机理研究了解催化反应的机理是研究金属催化剂的一个重要方向。
通过深入研究反应机理,可以从更细微的角度优化催化剂的性能,提高其催化效率和选择性。
研究人员通过一系列实验手段,如红外光谱、质谱、核磁共振等技术,深入研究金属催化剂的反应机理,提高其效率和稳定性。
二、金属催化剂的应用前景1、有机合成领域金属催化剂在有机合成领域中拥有广泛的应用。
它们可以在不同条件下促进有机化合物的合成,如氢化、加成、偶联、硫化等反应。
通过合理的设计和应用,金属催化剂可以实现高效、环保的有机合成。
2、药物制备领域药物制备是一个复杂的过程,需要用到多种化合物合成和精制技术。
金属催化剂可以促进药物中间体和药物前体的合成,提高药物的纯度和效率。
目前,金属催化剂在药物制备中的应用已经得到了广泛的关注和研究。
3、材料化学领域金属催化剂在材料化学领域中也有着广泛的应用。
研究人员通过合理设计金属催化剂,成功地制备出多种新型材料。
这些材料在催化、电池、传感器、光电子、电路等领域中均有广泛应用。
随着科学技术的不断发展,金属催化剂在材料化学领域中的应用前景将变得更加广阔。
化学反应中的催化剂研究进展

化学反应中的催化剂研究进展催化剂是指能够促进反应速率而不被消耗掉的化学物质。
催化剂在化学生产中扮演着不可或缺的角色,如工业材料,催化转化,能源生产等领域中。
催化剂的高效性及选择性体现了催化学的重要性。
在理解催化反应的本质上,催化剂研究进展从过去到现在都是创造性的,现在催化剂研究领域发展迅速,正呈现出许多新的发展趋势。
一、传统催化剂的研究传统的催化剂的研究主要是围绕金属催化剂和非金属催化剂两类进行的。
金属催化剂的具有高密度的状态,具有物理化学稳定性高,催化活性好,易于制备等优点,是常用于工业催化反应中的要素。
常见的金属催化剂有铁,铜,钴等。
而非金属催化剂的气相反应通常由半导体材料,离子液体等物质构成。
二、新型催化剂的研究随着科技的不断发展,传统的催化剂被发现很多弊端,如大小优先效应,催化剂的后处理以及解决更高策略的繁琐性等。
而新型的催化剂具有着更为广阔的应用领域及发展前景。
1. 纳米催化剂纳米催化剂以其大小和表面积优势而被广泛关注。
随着纳米技术的发展,纳米催化剂也具有了更广泛的应用领域。
纳米催化剂具有更大的表面积,更强的反应活性和选择性,还能够通过控制催化剂的形貌来调整催化剂的活性。
纳米催化剂包括纳米粒子和纳米管等。
2. 金属-有机框架材料金属-有机框架材料是由金属离子和有机分子组成的,具有较高的结构稳定性和较高的孔隙性。
由于金属-有机框架具有较高的化学活性,可以用于各种催化反应,例如氧化反应和酰化反应等。
3. 表面修饰催化剂涂层催化剂可以通过表面修饰,来改变催化剂的表面性质及对底层材料的反应性,从而使得催化剂在反应过程中更加稳定,具有更强的活性和选择性。
4. 生物催化剂生物催化剂又称酶催化剂,是利用生物体内酶的催化作用在化学过程中采用催化剂。
相比于其他催化剂,生物催化剂更加普遍存在于各种生物体中,催化效率高,可以被在环保、生物生产等众多领域应用的,具有很好的发展前景。
三、结语催化剂研究的进展正在不断地推动着工业、生产和科技的发展。
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金属载体催化剂的研究进展同传统载体催化剂相比,金属载体催化剂由于具有以下的优良性能而受到广大研究人员的注意:(1)金属载体的壁厚可以降低到0.04mm左右,大大增加其有效截面,从而减低阻力;(2)金属载体具有较大的几何表面积,在获得相同净化性能的条件下可节约贵金属的用量;(3)金属载体具有良好的延展性,可以按照任意形状加工制造;(4)金属载体具有良好的热传导性,可以快速地将热量传递,从而达到启动温度或将热量散发。
自20世纪80年代以来,世界各国对金属载体催化剂在理论上和应用上进行了大量的研究,并取得了重大进展。
本文现对其研究和应用进展作一综述.1载体的表面处理到目前为止,Ti、Al、Ni、Fe-Cr-Al、不锈钢等几种金属和合金被广泛地研究,从加工性能和未来发展等综合考虑,Ti和Fe-Cr-Al合金的应用前景最为广泛,已有的金属载体研究也多是围绕Ti和Fe-Cr-Al合金进行。
以下主要对Ti和Fe-Cr-Al合金的表面处理加以介绍。
1.1Ti合金的表面处理Ti合金在使用前,一般进行超声震荡、酸洗、喷砂等表面处理。
超声震荡主要消除载体表面的油污,酸洗和喷砂是为了在表面形成大量的新增孔,用于提高金属载体与涂覆层的结合力。
酸洗的溶液主要有CH3COOH、H2SO4、HF-HCl和HF-HNO3等。
在酸洗过程中,需要增强酸洗液的流动性,以防形成点腐蚀。
钛表面的喷砂处理一般选用白刚玉进行,压力控制在0.45MPa以下,否则容易在钛表面形成氧化铝的二次污染。
1.2Fe-Cr-Al合金的表面处理Fe-Cr-Al合金在使用前,通常进行高温氧化。
经高温氧化后,会在表面形成一层厚度约为1μm~2μm的α-Al2O3晶须(见图1),为下一步的负载活性溶液涂覆提供了大量的机械锚接点,大大改善了涂覆层与金属载体的结合性[1]。
为了进一步提高活性组分的分散度和利用率,通常在Fe-Cr-Al合金表面负载一层大约厚度为50μm的γ-Al2O3,然后再将活性组分负载在γ-Al2O3内。
γ-Al2O3在金属载体表面的负载方法主要有浸渍、等离子喷涂、磷化、电泳沉积等多种。
1.2.1浸渍刘烜等[2]采用浸渍法在Fe-Cr-Al合金表面负载了γ-Al2O3涂层。
经过超声震荡和热冲击等测试了Fe-Cr-Al合金的表面结构、γ-Al2O3涂层的性能及与合金的结合能力,结果表明,经过预处理的Fe-Cr-Al合金对γ-Al2O3涂层得一次负载率≥11%,在500℃和900℃下,涂层的比表面积分别为166.0m2/g和71.05m2/g;在59kHz、30min超声波作用下,涂层脱落率为1.5%~2.5%;800℃至室温热冲击涂层损失率为0.1449%。
Su等[3]先在经过高温氧化后的Fe-Cr-Al合金表面负载一层γ-AlOOH凝胶,然后再负载γ-Al2O3涂层。
测试结果表明,在超声震荡下,最小的涂层脱落率为2.79%,热冲击下的脱落率为0.02%。
为了进一步提高涂层与金属载体的结合,王家明等[4]采用浸渍方法先在Fe-Cr-Al合金表面涂覆一层MgAl2O4/Al2O3过渡层,然后再负载γ-Al2O3涂层,获得了高结合强度的涂层结构.采用浸渍法制备γ-Al2O3涂层工艺简单,易于大批量生产,但由于在烘干、煅烧过程中水分的蒸发,不可避免地会在涂层中产生大量裂缝,这些裂缝会影响到涂层与载体的结合,如何避免或减少裂缝的产生还处于研究过程之中。
1.2.2等离子处理在高能等离子喷涂机的作用下,具有很大动能的浆料与金属载体接触后,会强烈结合在金属载体的表面,从而具有较高的抗剥落性。
吴晓东等[5]采用等离子喷涂技术在0Cr20Al17Y合金表面制备了γ-Al2O3涂层。
同浸渍法相比,氧化铝喷涂层由熔融的多孔骨架及堆积其上的氧化铝微粒组成复合结构,保证了涂层与金属载体牢固的结合强度,而且稀土添加剂体提高了涂层内部的互锁效应及涂层与金属载体之间的锚接效应,其抗剥落性有了极大的提高(见表1)。
采用等离子喷涂技术在金属载体上制备γ-Al2O3涂层简单易得,但目前对等离子喷涂的机理还处于未完全掌握之中,且等离子喷涂只适用于金属板、箔。
在金属丝网上或其他复杂形状载体进行喷涂不但会造成活性组分的浪费,而且涂层不能深度喷涂。
1.2.3磷化闫惠忠等[6]采用铁系和低锌系磷化液在Fe-Cr-Al合金载体上制备磷化膜作为中间过渡层,然后再负载γ-Al2O3涂层。
对未磷化和铁系磷化载体上制备的涂层试样采用850℃的热冲击测试其脱落率,对低锌系磷化载体上制备的涂层试样采用600℃的热冲击测试其脱落率。
测试结果表明,在合金载体表面建立磷化膜中间过渡层可以减低涂层的热应力。
另一方面,金属载体表面经磷化处理后会含有磷,这将容易引起活性中心的降低,从而导致催化剂中毒。
而且磷化工艺对环境会造成污染,所以对金属载体表面进行磷化处理,仍需要进一步的研究。
1.2.4电泳沉积V orob’eva等[7]采用电泳沉积的方法在不锈钢丝网上制备了Al2O3涂层(见图2),并通过SEM研究发现,Al/Al2O3涂层具有粗糙的多孔表面。
谢晶等[8]以316L不锈钢丝网为载体,采用电泳沉积法和热处理技术在丝网表面包覆一层具有高粘结强度和较高比表面积的表面Al2O3/Al粘合层,再利用湿浸涂技术在丝网表面负载纳米钙钛矿型稀土复合氧化物La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3催化剂。
以甲苯、二甲苯和丙酮的催化燃烧反应为模型反应,考察了催化剂的催化性能和反应特性。
结果表明,La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3催化剂在丝网表面具有较强的粘结强度,在强放热反应中具有传热速率快,催化剂床层整体均温性好的特性,具有较好的催化燃烧活性和稳定性。
2活性组分的负载方法2.1浸渍作为一种传统的负载方法,采用浸渍法在金属载体表面直接负载活性组分仍是研究的常用工艺。
张丽等[9]将处理过的Ti载体浸渍在配制好的TiO2溶胶中,通过多次浸渍、烘干、煅烧制备出性能良好的光催化剂。
该催化剂在水中浸泡280天后,其光催化剂活性仍不低于新制备样品活性的70%,而且在35天的活性艳红完全脱色连续流试验中,该催化剂基本未发生失活现象。
2.2电镀电镀法是采用在外加电压的作用下,金属溶液中的金属离子还原成原子状态,在金属载体表面析出或沉积,从而得到渡层。
郭益群等[10]以不锈钢为载体,采用电镀法将钯镀到不绣钢带上制备了金属载体催化剂,该催化剂在350℃下,于空气流中将二甲苯催化氧化,催化活性可达50%左右。
郑菁英等[11]研究了采用电镀法在耐热合金载体表面镀钯的最佳工艺条件,研制成功了具有活性高、风阻小、导热性能好的低温点火催化剂。
采用电镀法制备金属载体催化剂主要受电压、溶液中的金属离子浓度、镀液的温度、pH值和镀覆时间等多种因素的影响,目前该方法还处于深入研究之中。
2.3等离子喷涂Pranevicius等[12]采用等离子喷涂和后续退火处理技术,将掺有10%CuO和5%Cr2O3的Al-Al2O3层喷涂在低碳钢箔片上,制备具有良好性能的燃烧催化剂。
利用该催化剂可以在大约350℃左右将丙烷催化燃烧3金属载体催化剂的应用进展3.1尾气净化国外多家生产厂商如德国的Emitec公司和日本的Nippon公司等早在20世纪80年代就开始了金属载体尾气净化剂的研究,我国也在20世纪90年代对金属载体催化剂开展了广泛的研究。
国内的生产商主要为桂林利凯特公司和台湾地区的力扬公司。
金属载体催化剂以前广泛应用于摩托车的尾气净化,但目前汽车尾气污染的危害已经引起世界各国的高度重视。
为了控制和治理汽车尾气污染,各国制定并实施了严格的排放法规。
我国在2005年全面实施欧洲3号排放标准,并且在不久会实施欧洲4号排放标准。
严格的排放法规对汽车尾气净化剂提出了高强度、良好的高温热稳定性和热传导性、低阻力等要求。
金属载体催化剂由于本身具有的优良性能,在豪华轿车如奔驰上已有所应用。
随着对金属载体催化剂研究的不断深入,其必将在未来的汽车尾气净化上得到广泛的应用。
3.2污染物降解自20世纪70年代Frank等[13]发现纳米TiO2能降解废水中的氰化物以来,纳米TiO2的研究得到得了长足的发展。
研究表明,纳米TiO2对水中各种污染物如染料、除草剂、杀虫剂等具有较强的光催化降解能力。
金属载体负载光催化剂由于具有成型容易、原料易得等优点成为研究的重点之一。
陈建华等[14]考察了采用钛片、铝片、不锈钢等多种载体表面负载TiO2薄膜的离子掺杂影响,研究发现,TiO2薄膜和非金属载体主要形成复合半导体结构,改善掺杂离子对载流子的捕获能力;TiO2薄膜和金属载体主要形成肖特斯势堡,有利于电子与空穴的分离。
朱永法等[15]在金属丝网上制备了TiO2薄膜光催化剂,并利用多种表征手段研究了薄膜的表面和结构性能。
以甲醛的光催化氧化反应为试验反应,考察了提拉次数、PEG浓度和焙烧温度对TiO2薄膜光催化剂活性的影响。
结果表明,在前驱体溶胶中加入10%PEG400,提拉3次并于400℃下焙烧可制得具有中孔结构和结晶完好的锐钛矿TiO2薄膜,并具有最佳的光催化性能。
3.3核电站消氢随着石油价格的不断攀升,核电正在成为世界各国发展的重点,但核电站的安全同时也成为重点研究对象。
如核电站发生失水事故或严重事故以后,在安全壳内会有大量的氢气产生。
如果不采取消氢措施,氢气就可能燃烧甚至爆炸,从而危害安全壳的安全性。
埃卡德特等[16]采用在耐高温的不锈钢上涂覆一中间层如Al2O3,然后再负载贵金属铂和钯的方法,制备出能够消除核电站安全壳内氢和一氧化碳的金属载体催化剂。
赵罗生[17]采用在金属网上直接负载贵金属铂和钯,制备出了消氢性能优良的金属载体催化剂。
该消氢催化剂可以在10.22%的高氢气浓度下正常工作,在80℃和湿度为100%的条件下,消氢转化率为85%左右,经过300℃高温处理30min,依然具有较高的消氢性能。
同以前采用的以Al2O3为载体负载贵金属的消氢催化剂相比,具有抗剥落性强、热稳定性好、抗湿性好等优点。
3.4航空发动机点火在航空发动机内,为了快速点燃油-气混合气,通常采用金属载体催化剂。
油-气混合气在一定温度下(300℃~400℃)通过催化剂时,催化剂催化油-气混合气,催化剂本身因反应热得释放而迅速达到赤热的温度,从而点燃油-气混合气,火焰从点火装置中喷出,进而点燃主气流的油-气混和气。
但催化点火受进气温度、催化剂的性能等多重影响,其中金属载体催化剂的性能是影响点火的重要因素之一,如何提高催化剂的性能和延长催化剂的使用寿命仍然是各国的研究重点。
4结语尽管对于金属载体催化剂的表面处理和活性组分的负载方法进行了大量的研究,但是如何增强活性组分与载体的抗剥落性、提高活性组分的利用率、增强活性组分的抗烧结性、制备出高性能的金属载体催化剂仍是今后的研究重点。