活性炭负载过渡金属催化剂的制备及催化性能研究

采用浸渍-高温煅烧法制备了不同过渡金属负载颗粒活性炭的催化剂(M/GAC)。将催化剂用于过硫酸钠(PDS)/酸性橙7(AO7)体系,控制反应条件为AO7]=10 mg·L-1、PDS]=2mmol·L-1、M/GAC]=2 g、p H=7。结果表明,负载镍的活性炭(Ni/GAC)具有较明显的催化效果。探究Ni/GAC的制备条件发现,催化效果随Ni(NO3)2浸渍液浓度和煅烧温度的提高皆先升高后降低,最佳浓度为0.075 mol·L-1,最佳煅烧温度为650℃。Ni/GAC的X-射线衍射(XRD)结果证明,煅烧温度为450、650和850℃时活性炭表面主要的负载物分别是Ni2O3、Ni O、Ni O与Ni的混合物,Ni O是催化反应的主要活性物相,Ni对催化反应有抑制作用;比表面积(BET)测试表明,Ni/GAC的比表面积比GAC降低了4.42%,比表面积的变化对其吸附作用和催化活性的影响较小;扫描电镜(SEM)结果显示,Ni/GAC表面均匀沉积一层细小的颗粒,Ni/GAC重复使用3次后,其孔结构和表面形态发生变化且负载物部分损失,但仍具有较好的催化活性和稳定性。