活性炭表面化學環境對負載活性組分的影響

活性炭是由木質、煤質和石油焦等含碳的原料經熱解、活化加工制備而成，具有發達的孔隙結構、較大的比表面積和豐富的表面化學基團，特異性吸附能力較強的炭材料的統稱。

下面，我們來了解下活性炭表面化學環境對負載活性組分的影響。

一、活性炭表面基團的影響

自1986年Derbyshire發現含氧基團對所負載的活性組分具有重要的影響以后，一系列關于活性炭含氧官能團與所負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對催化劑活性的影響的研究達到了較深的程度。

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載催化劑的性質。當活性炭表面為正電荷時，活性炭表面所帶的正電荷將排斥對金屬離子的吸附；當活性炭表面為負電荷時，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高，對金屬的吸附負載量也將增加。

通過測定金屬離子在不同pH、溫度等條件下的吸附，發現當溶液的pH＞pH_pze（活性炭表面零點電荷）時，活性炭對金屬離子的吸附與金屬離子的電負性密切相關，在金屬離子濃度較低時，活性炭吸附金屬離子是一個金屬離子與活性炭表面質子氫相交換的過程；但當金屬離子的濃度較高時，吸附變為一個復雜的過程。

三、石墨化程度的影響

活性炭表面石墨層的π吸附位會與負載的Pt作用，這將有利于活性炭所負載的金屬Pt的穩定，負載的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2000℃處理的活性炭與Pt的作用就比1600℃處理的作用強，因為石墨在2000℃下的處理，活性炭的石墨化程度要比1600℃處理的高。

四、基團穩定性的影響

以三個表面含有不同氧物種的活性炭為載體，在pH為9.5的介質中負載[Pt(NH₃)₄]Cl₂，結果發現，表面含氧基團較多的硝酸氧化活性炭，負載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在氫氣下會還原分解，這時原本負載金屬離子的部位分解后將造成負載的Pt遷移與聚集。

通過利用HNO₃氧化處理活性炭后其孔結構性質及表面基團發生變化，研究活性炭表面含氧基團對負載組分的影響。結果表明，活性炭較發達的中孔結構可顯著提高與Ru的相互作用�；钚蕴康牟糠直砻婧�氧基團與Ru作用的關鍵是含氧基因的穩定性。活性炭經硝酸處理后，雖然可以使含氧基團的量增加，但同時也使不穩定基團的量增加，這些不穩定基團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{變其表面結構及表面基團，從而提高Ru與活性炭的作用，進而提高催化劑的活性。